光学衍射极限的突破
突破衍射极限——探索纳米世界的超分辨显微技术
突破衍射极限——探索纳米世界的超分辨显微技术作者：李德增陈波来源：《化学教学》2015年第01期摘要：介绍了2014年诺贝尔化学奖，并以此为背景围绕着如何突破衍射极限提高分辨率这一核心问题，通过衍射极限产生的原因、突破的途径及新型显微技术发展的历程及特点等几个方面展开阐述，以期更好地认识新型光学显微技术在探索纳米世界时的作用和意义。
关键词：诺贝尔化学奖；衍射极限；瑞利判据；超分辨率；荧光显微技术文章编号：1005–6629（2015）1–0012–05 中图分类号：G633.8 文献标识码：B1 引言2014年10月8日，2014年度诺贝尔化学奖揭晓，美国科学家埃里克·白兹格（Eric Betzig）、威廉姆·艾斯科·莫尔纳尔（William E. Moerner）和德国科学家斯特凡·W·赫尔（Stefan W. Hell）三人获奖，以表彰他们在超分辨率荧光显微技术领域取得的成就。
长期以来，光学显微镜的分辨率被认为是有极限的，它不可能超过二分之一个光波长度，对于可见光波长而言，约200纳米。
1873年德国物理学家阿贝（E. Abbe）指出衍射极限是传统光学显微镜存在最大分辨率的物理限制。
然而，在荧光分子的帮助下，今年诺贝尔奖化学奖的几位获得者巧妙地绕开了这种限制，并突破了这一极限。
他们划时代的贡献将传统光学显微镜技术带进了纳米领域，使光学显微镜步入了纳米时代。
根据纳米荧光显微技术，科学家实现了活体细胞中单个分子通路的可视化。
他们能够观察到分子是如何在大脑神经细胞之间生成神经突触；还可以追踪帕金森病、阿尔兹海默症和亨廷顿症患者体内相关蛋白的累积情况等等。
然而科学家在最小分子水平上对活体细胞细节进行研究时，却受到了限制。
由于今年三位诺奖得主的贡献，我们可以利用突破衍射极限的光学显微镜对纳米世界一探究竟。
这次获奖的是两项独立的技术。
第一项是Stefan Hell于2000年研制的受激发射损耗（STED）显微技术。
生物荧光成像——突破光学衍射极限汇总
第３５卷第９期２００８年９月中国激光Ｖ０１．３５，Ｎｏ．９Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ，２００８ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬ０ＦＬＡＳＥＲＳ文章编号：０２５８—７０２５（２００８）０９—１２８３—２５超分辨远场生物荧光成像突破光学衍射极限毛峥乐王琛程亚（中国科学院卜海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室，上海２０１８００）摘要长期以来。
远场光学荧光显微镜凭借其非接触、无损伤，可探测样品内部等优点，一直是生命科学中最常用的观测ｊ＝具。
但由于衍射极限的存在，使传统的宽场光学显微镜横向和纵向的分辨率分别仅约为２３０ａｍ和ｉ０００ｎｍ。
为了揭示细胞内分子尺度的动态和结构特征，提高光学显微镜分辨率成为生命科学发展的迫切要求，在远场荧光显微镜的基础上，科学家们已经发展出许多实用的提高分辨率甚至超越分辨牢极限的成像技术。
例如，采用横向结构光照明提高横向分辨率到约１００ｎｍ．利用纵向驻波干涉效应将纵向分辨率提高５～１０倍。
然而，直到在光学荧光显微镜中引入非线性效应后。
衍射极限才被真正突破。
如受激荧光损耗显微镜利用非线性效应实现了３０～５０ｎｍ的三维分辨率。
另外应用荧光分子之间能量转移共振原理以及单荧光分子定位技术也可以突破衍射极限，甚至可以将分子定位精度提高到几个纳米的量级。
关键词光学；超分辨；远场光学荧光显微镜；生命科学；非线性效应；单分子中图分类号ＴＨ７４２．６５文献标识码Ａｄｏｉ：１０．３７８８／ＣＪＬ２００８３５０９．１２８３ＳｕｐｅｒｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎＦａｒ－ＦｉｅｌｄＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅＢｉｏ－ｌｍａｇｉｎｇ：ＢｒｅａｋｉｎｇｔｈｅＤｉｆｆｒａｃｔｉｏｎＢａｒｒｉｅｒＭａｏＦｉｎｅＺｈｅｎｇｌｅＷａｎｇＣｈｅｎＣｈｅｎｇＹａ（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＨｉｇｈＦｉｅｌｄＬａｓｅｒＰｈｙｓｉｃｓ，ＳｈａｎｇｈａｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＯｐｔｉｃｓａｎｄＭｅｃｈａｎｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１８００，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔｏｗｉｎｇｔＯＦａｒ－ｆｉｅｌｄｏｐｔｉｃａｌｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｍｉｃｒｏｃｏｐｙｈａｓｂｅｃｏｍｅｉｔｓｕｎｉｑｕｅｃａｐａｂｉｌｉｔｙｔＯａｎｅｓｓｅｎｔｉａｌｔｏｏｌｉｎｌｉｆｅｓｃｉｅｎｃｅｆｏｒａｌｏｎｇｔｉｍｅｌａｒｇｅｌｙｎｏｎｉｎｖａｓｉｖｅ，ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ（３Ｄ）ｉｍａｇｉｎｇｉｎｓｉｄｅｃｅｌｌｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆａｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｗｉｄｅ－ｆｉｅｌｄｏｐｔｉｃａｌｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙｉＳｌｉｍｉｔｅｄｔＯａｂｏｕｔ２３０ｎｍｌａｔｅｒａｌｌｙａｎｄ１０００ａｍａｘｉａｌｌｙ。
突破衍射极限地超高分辨率成像技术发展 (修改)
结课论文题目突破衍射极限的超高分辨率成像的技术进展学生学号学院专业班级二〇一五年十二月一引言1.1选题意义光学显微成像具有极为悠久的历史，但一直以来，光学成像一直受到衍射极限的限制而分辨率无法突破200 nm。
后来虽然有了电子显微镜、核磁共振显像、x光衍射仪等微观观测或者显像设备，但是使用光学显微镜可以在活体状态下观察生命体使得其在生物、医学观察方面仍有巨大优势。
值得庆贺的是近年来，超高分辨率显微技术的发展使得光学显微成像分辨率达到了20 nm以下。
其中德国科学家Stefan Hell、美国科学家Eric Betzig和William Moerner因其在超高分辨率显微技术方面的突出贡献获得了2014年的诺贝尔化学奖。
在这篇文章中，我们就简要介绍一下超高分辨率显微技术的发展和应用，并对诸位大师致以敬意。
1.2技术指标显微技术成像优劣一般通过X-Y平面分辨率与Z轴分辨率大小来判定，分辨率越高数值越小。
下表是各种显微成像技术的分辨率指标。
普通光学显微镜200-300 500-700 4Pi显微镜100-150 STED显微技术50-70STED+4技术50 50 PALM技术20 303D STORM技术20-30 50-60 dSTORM技术30 502D SSIM技术503D SSIM技术100 200 电子显微镜0.05X光衍射仪0.03-10二衍射极限2.1 衍射极限我们能看到什么？看到多小的围？看得有多清楚？几百年来，依靠不断进步的科学手段，微观世界正一层层揭开面纱，让人们可以看得越来越“小”，进而可以进行研究。
人的肉眼能分辨0.1毫米尺度的物体，再小，就要借助工具。
1665年，英国科学家罗伯特·虎克制造了第一台用于科学研究的光学显微镜，用它观察薄薄的软木塞切片。
虎克看到了残存的植物细胞壁，它们一个个像小房间一样紧挨在一起，这就是“细胞”一词的由来。
此后，显微镜制造和显微观察技术的迅速发展，帮助科学家第一次发现了细菌和微生物。
STED显微镜
4pi显术简介
4pi也是HELL发明的.而样品的成像通过两个物镜的 亚衍射尺寸的光斑来扫描样品实现的.
缺点 1.需要强光,能量利用率低. 2.过强的光还会引起光致漂白. 3.略贵 4.应用范围较窄 受激损耗的原理也可以应用在其它地方,比如近年来 在纳米光刻领域引起重点关注的双光束刻录技术.
受激发射损耗的基本原理
如果你有一根粗笔，怎么能够用它画细线？ 买块橡皮。先画个粗的，再擦去两边的多余部分. STED用的就是这个原理。 使用一种合适的激光,仅激发一个点的荧光基团使其 发光,然后再用一个面包圈样的光源抑制那个点周围 的荧光强度,这样就只有一个点发光并被观察 了.
受激发射损耗的基本原理
损耗光的波长要选在荧光发射谱的红边,以避免重激 发,激发光与损耗光的时间差要选的合适,既保证有 荧光产生,又能保证一定的损耗几率.
STED荧光显微镜示意图
环形的损耗光是利用一个位相片进行光位相调制， 最终在焦点处形成环形光分布。 按顺序先给激发脉冲(2ps左右)，等荧光物质跃迁上 去了,马上给一个受激辐射波长的脉冲（250ps左 右），用二向色镜区分受激辐射跟自发辐射，探测 过来的自发辐射信号,移动样本就可以三维成像. 起初的主要用于突破STEM显微镜主要用于突破横 向衍射极限 ,横向分辨率可达70nm,而轴向分辨率还 较低, 因为有限的孔径角导致轴向分辨率降低. 近来将和4pi显微术互补性地结合 ,在技术上扩大了 有效孔径角.目前已经获得了100nm的轴向分辨率.
某种染料的光谱.图中蓝色曲线为激发光谱,红色曲线为发射光 谱.620nm~850nm均有可能,670nm最大.这是自发辐射.
STED的发明
STED 受激发射损耗显微术是在 1994 年被施特芬-赫 尔开发出来的,当时赫尔正躺在研究生公寓的床上看 一本有关光学量子理论的书,突然灵光一闪,就发明 了STED. Stefan W. Hell（生于1962年)物理学博士学位，1990 年开始在海德堡大学学习，后留在海德堡欧洲分子 生物学实验室研究.1993年到1996年，他曾作为高级 研究员，在芬兰土尔库大学开发受激发射损耗显微 镜 .1996年，他在哥廷根的马克斯普朗克生物物理 化学研究所，在那里他建立了他目前的研究小组， 致力于高分辨率显微镜的研究。
光学衍射极限的突破
光学衍射极限的突破纪岚森，仵云龙，李岷池，贺杰（青岛大学物理科学学院2011级材料物理1班）摘要：由于光学衍射极限的存在，使得在电子科技上边很难达到人们期望的高分辨率，然而光学衍射极限并不是不能克服的。
除了减小光波长与增加孔径外，我们还可以通过改变光路来突破艾里斑衍射极限。
减小艾里斑在很多的方面都有极其重要的意义，这里讲述的是艾里斑对显微镜技术突破的一些介绍。
关键词：艾里斑，显微镜，光学衍射极限1引言：在大量的电子图像应用领域，人们经常期望得到高分辨率（简称HR）图像。
高分辨率意味着图像中的像素密度高，能够提供更多的细节，而这些细节在许多实际应用中不可或缺。
例如，高分辨率医疗图像对于医生做出正确的诊断是非常有帮助的；使用高分辨率卫星图像就很容易从相似物中区别相似的对象；如果能够提供高分辨的图像，计算机视觉中的模式识别的性能就会大大提高。
同时随着生命科学的迅猛发展三维光学显微技术也已经成为研究生命过程的一种极为有效的工具，但是传统的基于荧光共焦技术的成像方案受到光学衍射极限的限制，其横向和纵向的数量级均在百纳米，因而无法满足科学技术发展的需要，利用各种非线性光学荧光激发方案已经打破光学极限的方案已经实现，然而这种光路较为复杂，通过其他的方法构造出来的奇异光线也是能够实现科学家长期最求的三维远场光学的超分辨成像。
根据瑞利衍射极限任意的光学系统成像就会在像方产生一个光斑，而这个光斑是无法通过改变显微镜的结构来实现的，也就是说，无论是共焦显微镜或是宽场显微镜这个光斑都是存在的，而这个光斑就是我们所说的爱里斑(Airy disc) 由于光的波动性，光通过小孔会发生衍射，明暗相间的条纹衍射图样，条纹间距随小孔尺寸的减少而变大。
大约有84%的光能量集中在中央亮斑，其余16%的光能量分布在各级明环上。
衍射图样的中心区域有最大的亮斑，称为爱里斑。
爱里斑的角度与波长(λ)及小孔的直径(d)满足关系：sinθ=1.22λ/d，θ即第一暗环的衍射方向角（即从中央亮斑的中心到第一暗环对透镜光心的张角），因为θ角一般都很小，有sinθ≈θ，故θ≈1.22λ/d。
论如何突破光的衍射极限,提高光学及电子显微镜的分辨率
学显微镜的分辨率是 ２００ｎｍ。若要提高分辨率就要选择更小波 衍 射 图样 。
长 的电子显 微镜 ，分辨 率可达 ０．５ｎｍ。
为什 么光学显微镜的分辨率是受限于＇ Ⅱ丁见光的波长 ，就是
此光 学显 微镜 的分 辨 率是 ２００ｎｍ。若要 提 高分辨 率就要 选择 更 小波 长的 电子显 微镜 ，分辨 率可达 Ｏ．５ｎｍ。本 文探 讨如何 突破 广德
衍射 极 限 ，从 而提 高光学级 电子 显微镜 的 分辨 率 。
关键 词 ：光 的衍射 ；显微镜 分辨 率 ；提 高
中图分类 号 ：ＴＨ７４２
离 越小 ，分 辨率 越 大 。
于光波的波长时，光子容易绕射过去继续 向前直线传播或绕射
光 学显 微镜 的分辨 率是 受限 于可 见光 的波 长 ，就 是 说 当被 并 撞击 到障 碍 物边 缘 的 正 面或 背 面形 成 反射 从 而 形 成 偏 离 几
观察 的物体 小于 可见 光波长 １／２时 ，就无法 在被 观察 到 。因此 光 何 光学 中直 线传 播 的光 ，并在 屏幕 上 相叠 加 形成 的明 暗 条纹 的
时 ，光才能 发生 明显 的衍射 现象 。由于 可见光波 长范 围为 ４ｘｌ０－Ｔｍ 小于 可见光 波长 １／２时 ，就无法 在被 观察 到 ？
至 ７．７ｘｌ０－Ｔｍ之 间 ，所 以 日常生活 中很少 见到 明显 的光 的衍射 现 由 以上 实 验可 知 ：当 小孔 （窄缝 ）或 障 碍 物 的尺 寸 比光波 的
缝 、一 根细 丝时 ，可以清 楚地 看到 光的衍 射 。用单 色 光照射 时效 宽度 。当小 车的 宽度 大于公 路 的宽度 的时候 ，由于 空间 不够 ，车
果好 一 些 ，如果 用复 色光 ，则 看到 的衍射 图案 是彩 色 的。
衍射极限
衍射极限是指一个理想点物经光学系统成像，由于衍射的限制，不可能得到理想像点，而是得到一个夫朗和费衍射像。
因为一般光学系统的口径都是圆形，夫朗和费衍射像就是所谓的艾里斑。
这样每个物点的像就是一个弥散斑，两个弥散斑靠近后就不好区分，这样就限制了系统的分辨率，这个斑越大，分辨率越低。
这个限制是物理光学的限制，是光的衍射造成的。
这种衍射限制本质上来源于量子力学中的测不准关系限制。
对于给定频率的光子，当它在某个方向上的动量范围给定时，它的分辨率也就定了。
一般当一个艾里斑的中心和另一个艾里斑的边缘暗环刚好重合时，认为两个像斑刚好能够分辨（瑞利判据）。
这一现象用傅立叶分析理论可解释为：携带物体信息的入射光波的傅立叶分量中，较大的横向分量对应着高频成分，代表着物体的细节部分；但含高频横向分量的光波因满足2222x y k k w c +〉 (k x 、k y 为波矢量K 在x和y 方向分量，ω为光波角频率、c 为光速，传播方向为z 轴)而成为倏逝波，倏逝波在传播过程中因振幅呈指数衰减而无法到达像面，不能参与成像，造成物体细节部分的丢失，因而普通透镜的成像总是有缺陷的。
图1. 艾里斑图形（三维强度值和和平面图像）衍射极限公式是sinθ=1.22λ/D 。
其中θ是角分辨率，λ是波长，D 是光圈直径。
当θ很小时，sinθ约等于tanθ，约等于d/f ，其中d 是最小分辨尺寸，f 是焦距。
推导出d/f=1.22λ/D 。
显微镜的可分辨的最小线度为：δy=0.61λ/N.A.，其中N.A.为镜头的数值孔径。
目前，普通显微镜的分辨率一般为200nm 以上。
突破衍射极限：在物理概念上从只使用实数推广到使用虚数；从物理上讲，属于从传统中那样使用实光子辐射场推广到使用非辐射的虚光子场（不在光子质壳上的光子都是虚光子），前者就是传统中的光学成像，后者则属于近场成像。
产生电磁波的源都可以称为天线。
天线产生辐射远场和非辐射近场，前者包括我们通常看到的一束光，它在真空中传播，幅度不会衰减；后者则随空间距离迅速衰减，主要局域于天线附近，属于局域性的电磁波，或者附在材料表面附近的“表面波”。
突破光学衍射极限,发展纳米光学和光子学材料及器件
学材料及 器件 的发展 正是迎合这种 快速和 高密度信 息技 术 的需求。先进 的纳米光学和纳米 光子 学器件 应该是 快速 、高分辨率和 高集成 的 ，形成各 类光 学和光子 学芯片和盘片。先进 的材料是 突破各 类功能芯 片的关键 。在各类 电子 学以及光 学和光 子学的 纳米芯片和器件制
１ ０１ 年 第７ 第５ ６ （ 第３ － 期 ） ６２ ０ 卷 －期 总 ８ ３９
５ｎ ０ ｍ的分辨 率 ，不仅需 要紫外 光源 ，数值孔 径 要 ＞ １５ （ 没 式 ） 。短 波 长 激 光 器 和 大 数 值 孔 ． 浸 径透镜 都 已经 接近 了 目前 技术 所 能达 到的极 限 或者 成本太 高 ，例 如 ，一 台深 紫外 浸没 式光 刻 机 的价格达０ ～０ 亿美 元 ，所 以传 统技术路线 ． ． ２ ３ 已经面 临着 巨大 的挑 战 。超 分辨 技术 是指 突破 瑞 利衍 射极 限的技术 ，一直 是光 学领 域 的主要 研 究 课 题 。 ２ ０ 年 美 国光 学 学 会 提 出 ，超 分 辨 ０９ 技术 是２ 世纪光 学发 展 的重大 突破 点 ，需要 发 １ 展分辨 率达 入 ｌ～ 入／０ ／０ ２ 的新方法 、新 原理和 新 技术 。 目前 已经发 展 出 多种 超 分 辨技 术 ，如远 场
高 ， 已接 近 可达 到 实 用 化 纳 米 光 刻 的极 限 。 突破 光 的衍 射 极 限 ，在 光 的 远 场 和 近 场 应 用 超
分辨 率技 术 ，是 当前 重要 的前 沿课题 。发展 用 于光 学超 分辨率的各种 功能材料 以及新 的刻 录介 质 材 料 是 这 一 新 的 重 大创 新技 术 的 关键 。
般 需 要 波 长 短 于 ２ ０ ｍ的 光 源 ， 要 达 到 ０ｎ
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光学衍射极限的突破
纪岚森，仵云龙，李岷池，贺杰
（青岛大学物理科学学院2011级材料物理1班）
摘要：由于光学衍射极限的存在，使得在电子科技上边很难达到人们期望的高分辨率，然而
光学衍射极限并不是不能克服的。
除了减小光波长与增加孔径外，我们还可以通过改变光路
来突破艾里斑衍射极限。
减小艾里斑在很多的方面都有极其重要的意义，这里讲述的是艾里
斑对显微镜技术突破的一些介绍。
关键词：艾里斑，显微镜，光学衍射极限
1引言：
在大量的电子图像应用领域，人们经常期望得到高分辨率（简称HR）图像。
高分辨率意味着图像中的像素密度高，能够提供更多的细节，而这些细节在许多实际应用中不可或缺。
例如，高分辨率医疗图像对于医生做出正确的诊断是非常有帮助的；使用高分辨率卫星图像就很容易从相似物中区别相似的对象；如果能够提供高分辨的图像，计算机视觉中的模式识别的性能就会大大提高。
同时随着生命科学的迅猛发展三维光学显微技术也已经成为研究生命过程的一种极为有效的工具，但是传统的基于荧光共焦技术的成像方案受到光学衍射极限的限制，其横向和纵向的数量级均在百纳米，因而无法满足科学技术发展的需要，利用各种非线性光学荧光激发方案已经打破光学极限的方案已经实现，然而这种光路较为复杂，通过其他的方法构造出来的奇异光线也是能够实现科学家长期最求的三维远场光学的超分辨成像。
根据瑞利衍射极限任意的光学系统成像就会在像方产生一个光斑，而这个光斑是无法通过改变显微镜的结构来实现的，也就是说，无论是共焦显微镜或是宽场显微镜这个光斑都是存在的，而这个光斑就是我们所说的爱里斑(Airy disc) 由于光的波动性，光通过小孔会发生衍射，明暗相间的条纹衍射图样，条纹间距随小孔尺寸的减少而变大。
大约有84%的光能量集中在中央亮斑，其余16%的光能量分布在各
级明环上。
衍射图样的中心区域有最大的亮斑，称为
爱里斑。
爱里斑的角度与波长(λ)及小孔的直径(d)
满足关系：sinθ=1.22λ/d，θ即第一暗环的衍
射方向角（即从中央亮斑的中心到第一暗环对透镜光
心的张角），因为θ角一般都很小，有sinθ≈θ，故
θ≈1.22λ/d。
对于光学成像系统而言，用艾里
斑直径衡量成像面分辨率的极限，艾里斑半径为
r=1.22λf/d。
2缩小艾里斑的方法
因此如何缩小艾里斑的极限便是科学发展显微技术成像的一个大的攻坚战，由艾里斑的半径公式我们可以看出我们可以通过减小焦距与增加孔径的方法来缩小艾里斑的半径，但是增加孔径和减小焦距是有限的，我们不能通过无限增加孔径或者减小焦距来实现增加分辨率的极限，下面我们就增加分辨率的另外一种方法来做叫要的叙述。
我们生活在物质的世界中，而物质本身是量子的，这就意味着物质本身与波动有着密不可分的联系，而量子物理中的测不准原理又给光学显微成像带来了一个无可逾越的屏障，这意味着，我们只能分辨出的最小距离只能是光波长的一班，然而在20世纪90年代这种观点才被终结，由于在激光器产生之前，我们无法得到单色性较好的光源，所以随着激光技术的发展，我们的非线性光学的发展也是迅速的，在一系列的非线性光学现象的发现中，我们看到了减小分辨率极限的希望。
3真正意思上的衍射极限的突破：
真正能够实现显微成像分辨率显著提高的并在原理上彻底打破光学远场成像技术的是直到1994年才被提出的，Hell先生建议使用通过扫描一束聚焦激光来对样本进行逐点成像，成像的三维分辨率取决于聚焦激光的焦斑内荧光分子所占据的体积，因此通过较小荧光分子的体积，采用两束组合激光，即一束光被聚焦成正常的极限光斑，而另一束光先去在与荧光分子发射的荧光波长的范围的附近的光，确是与第一束光相互接近的中空的焦斑。
利用第二束光将第一束光抽运到激发态的荧光分子从激发态猝灭到基态。
第二束光只要足够强，便可以把激发态的荧光分子的体积压缩到极小范围内。
SEDM（Stimulated Emission Depletion Microscopy）显微原理的应用，突破了光学衍射数百纳米的限制。
在这之后，不同于荧光饱和猝灭的高度非线性，SPEM(Saturated Patterned Excitation Microscopy)技术运用荧光饱和激发的高度线性，将光学显微成像的分辨率提高到了50纳米。
和SEDM一样，从原理上根本性的突破了光学衍射极限的限制。
由于单个发光点所成的艾里斑像的中心能够被精确的定位，便产生了与SEDM和SEPM 本质上不同的成像技术。
基于这一原理，STORM和PALM成像技术使各个荧光分子所成的像不再相互干扰，将每个荧光分子逐个定位。
如此，一幅超越衍射极限的图像即已完成。
以上两类超分辨成像技术，相比与常规显微镜技术，都有其自身的复杂性。
首先，SEDM 和SEPM采用较高的饱和猝灭或激发光强，对荧光分子和生物样品带来了光漂白、光毒性等副作用。
其次，他们大都需要不同波长的相干光源作为激发光。
为了减少以致避免这些负面影响，我们将视线转移到了传统光学显微系统，实现三维超分辨显微成像。
上述两类超分辨成像方法为了实现非线性光学效应，突破在线性光学条件下获得超分辨的限制
参考文献:
1：《共焦显微系统中光学超分辨光瞳滤波器的设计》王美，云茂金等
2：《利用具有奇异非线性光学特性的纳米粒子突破光学衍射极限》3《百度文库，百度知道>。