本發(fā)明涉及超精密激光直寫與超分辨顯微成像領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于雙光子與受激輻射損耗效應(yīng)的超分辨激光直寫與成像方法和裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著飛秒激光器的發(fā)明，材料中的非線性特性被相繼發(fā)現(xiàn)并得以利用。近年來(lái)，基于飛秒脈沖激光引發(fā)的光與物質(zhì)的非線性相互作用的微納結(jié)構(gòu)加工取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，并在科學(xué)、技術(shù)以及各產(chǎn)業(yè)中展現(xiàn)光明的前景。在激光直寫中，相比于傳統(tǒng)的單光子吸收引發(fā)的聚合作用，利用材料的雙光子或多光子特性，可以將刻寫分辨率提升至亞百納米量級(jí)，并使其具有任意三維結(jié)構(gòu)的加工能力。然而欲突破亞五十納米量級(jí)的刻寫分辨率，僅利用雙光子效應(yīng)還不足以實(shí)現(xiàn)。近年來(lái)，受到sted超分辨顯微成像的啟發(fā)，在所配備的光刻膠中加入某種光引發(fā)劑，如detc，itx等，并在刻寫激發(fā)光邊緣再引入另一束光作為抑制光，消除光刻膠邊緣由雙光子激發(fā)光所引發(fā)的聚合效應(yīng)，可以將分辨率進(jìn)一步提升至亞五十納米，并有效減小刻寫的臨界效應(yīng)。

2、為了對(duì)刻寫的高精度結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，傳統(tǒng)的方法通常是對(duì)刻寫結(jié)構(gòu)進(jìn)行顯影后，然后噴金，再用電子顯微鏡或者原子力顯微鏡進(jìn)行觀測(cè)。但是由于電鏡成像速度慢，環(huán)境要求高，且成本高昂。此外，在光刻膠材料中加入特定染料進(jìn)行標(biāo)記實(shí)現(xiàn)光學(xué)超分辨成像亦有報(bào)道，但是加入染料難免對(duì)光刻膠本身的化學(xué)特性產(chǎn)生不可測(cè)度的影響，進(jìn)而影響刻寫質(zhì)量。為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明僅利用光刻膠中所加入的用于引發(fā)刻寫聚合的光引發(fā)劑的熒光發(fā)光特性，特別的，利用其雙光子吸收特性以及受激輻射損耗特性，通過(guò)橫向和軸向光斑調(diào)控?fù)p耗結(jié)構(gòu)邊緣的發(fā)光情況，可以實(shí)現(xiàn)橫向與軸向的三維超分辨成像。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，也是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的一項(xiàng)擴(kuò)充，提供了一種基于雙光子與受激輻射損耗效應(yīng)的超分辨激光直寫與成像方法和裝置。

2、本發(fā)明利用光刻膠中引發(fā)劑的雙光子與受激損耗效應(yīng)，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩種功能：其一，引發(fā)光刻膠產(chǎn)生雙光子聚合，并在激發(fā)光邊緣引入一束空心抑制光，抑制邊緣聚合，從而實(shí)現(xiàn)高精度微納結(jié)構(gòu)的超分辨激光直寫；同時(shí)無(wú)需在光刻膠中額外摻雜染料，而是利用引發(fā)劑本身的熒光發(fā)光特性，在激發(fā)光產(chǎn)生雙光子激發(fā)的邊緣，引入一束空心損耗光，損耗邊緣雙光子激發(fā)所產(chǎn)生的熒光，從而實(shí)現(xiàn)刻寫結(jié)構(gòu)的超分辨顯微成像表征。本發(fā)明用于引發(fā)光刻膠產(chǎn)生雙光子聚合的激發(fā)光和抑制其聚合的抑制光與用于成像中產(chǎn)生雙光子激發(fā)的激發(fā)光與損耗其發(fā)光的損耗光可以分別為相同的光束，因此可在一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)中同時(shí)實(shí)現(xiàn)高精度刻寫與超分辨成像，通過(guò)刻寫與成像的激發(fā)光和損耗光光路進(jìn)行復(fù)用，可有效簡(jiǎn)化系統(tǒng)復(fù)雜性。

3、本發(fā)明的的第一個(gè)方面涉及基于雙光子與受激輻射損耗效應(yīng)的超分辨激光直寫與成像方法，包括如下步驟：

4、（1）制備光刻膠：在光刻膠單體中加入光引發(fā)劑；

5、（2）基于雙光子與受激輻射損耗效應(yīng)的激光直寫：將兩束激光經(jīng)過(guò)物鏡聚焦在光刻膠上，其中一束為激發(fā)光，形成實(shí)心光斑，引發(fā)光刻膠產(chǎn)生雙光子聚合，另一束為抑制光，形成空心光斑，抑制光刻膠聚合，通過(guò)將激發(fā)實(shí)心光光斑與抑制空心光斑中心重合，可實(shí)現(xiàn)高精度微納結(jié)構(gòu)的超分辨激光直寫；

6、（3）顯影：將刻寫完的結(jié)構(gòu)進(jìn)行顯影并風(fēng)干操作；

7、（4）基于雙光子與受激輻射損耗效應(yīng)的雙光子sted超分辨顯微成像：將所述風(fēng)干的刻寫結(jié)構(gòu)放回到樣品臺(tái)上，將兩束激光經(jīng)過(guò)物鏡聚焦在樣品上，一束為激發(fā)光，形成實(shí)心光斑，激發(fā)引發(fā)劑產(chǎn)生雙光子效應(yīng)發(fā)出熒光，另一束為損耗光，形成空心光斑，損耗結(jié)構(gòu)邊緣所產(chǎn)生的熒光，通過(guò)將激發(fā)光與損耗光中心重合，可以實(shí)現(xiàn)刻寫結(jié)構(gòu)的雙光子sted超分辨顯微成像；

8、作為優(yōu)選的，所述刻寫過(guò)程可以采用兩種模式：激發(fā)光和抑制光經(jīng)過(guò)物鏡、油、基底，再匯聚到滴在基底上的光刻膠上進(jìn)行刻寫，或?qū)⒔?jīng)過(guò)物鏡直接匯聚到物鏡上方與基底之間的光刻膠上進(jìn)行刻寫；

9、作為優(yōu)選的，所述成像過(guò)程可以采用兩種模式：激發(fā)光和損耗光經(jīng)過(guò)物鏡、油、基底，匯聚到基底上表面的刻寫結(jié)構(gòu)進(jìn)行雙光子sted成像，或經(jīng)過(guò)物鏡、油、基底，匯聚浸沒在基底下表面的刻寫結(jié)構(gòu)進(jìn)行雙光子sted成像；

10、作為優(yōu)選的，引發(fā)劑可以為7-二乙基氨-3-（2-噻吩基）香豆素（detc）等發(fā)光效率較高的材料；

11、作為優(yōu)選的，所述detc占比光刻膠材料單體與detc的混合物總重量的比例為1%。

12、本發(fā)明的第二個(gè)方面涉及實(shí)施本發(fā)明的一種基于雙光子與受激損耗效應(yīng)的激光直寫與成像方法的裝置，包括用于引發(fā)光刻膠產(chǎn)生雙光子聚合的激發(fā)光路；用于抑制光刻膠聚合的抑制光路；刻寫的激發(fā)光路與抑制光路的合束光路；用于對(duì)刻寫結(jié)構(gòu)中引發(fā)劑進(jìn)行雙光子激發(fā)產(chǎn)生熒光的激發(fā)光路；用于損耗引發(fā)劑產(chǎn)生熒光的損耗光路；成像的激發(fā)光路和損耗光路的合束光路；熒光成像探測(cè)光路；對(duì)刻寫結(jié)構(gòu)進(jìn)行雙光子sted超分辨顯微成像的高精度壓電三維位移臺(tái)；用于雙光子sted超分辨顯微成像的激發(fā)光路和損耗光路；

13、所述引發(fā)光刻膠產(chǎn)生雙光子聚合的激發(fā)光路依次設(shè)置有第一激光器、脈沖預(yù)壓縮模塊、第一聲光調(diào)制器、第一物鏡、第一針孔、第一透鏡、第一二分之一波片；

14、所述抑制光刻膠產(chǎn)生雙光子聚合的抑制光路依次設(shè)置有第二激光器、第二聲光調(diào)制器、第二物鏡、第二針孔、第二透鏡、第一反射鏡、第二二分之一波片；

15、所述刻寫激發(fā)光和抑制光的合束光路依次設(shè)置有偏振分束鏡、第三二分之一波片、空間光調(diào)制器、第四二分之一波片、四分之一波片、二向色鏡、掃描振鏡、掃描透鏡、第二反射鏡、場(chǎng)鏡、第三物鏡、高精度壓電三維位移臺(tái)、樣品架、基底、含引發(fā)劑的光刻膠樣品；

16、所述成像的激發(fā)光光路和損耗光光路與刻寫的激發(fā)光路和抑制光路分別為同一光路；

17、所述成像的激發(fā)光路和損耗光路的合束光路與刻寫的激發(fā)光光路和抑制光路的合束光路為同一光路；

18、所述熒光成像探測(cè)光路依次設(shè)置有刻寫樣品、基底、樣品架、高精度壓電三維位移臺(tái)、第三物鏡、場(chǎng)鏡、第二反射鏡、掃描透鏡、掃描振鏡、二向色鏡、第三反射鏡、濾光片、第三透鏡、多模光纖、雪崩二極管光電探測(cè)器；

19、還包括計(jì)算機(jī)，連接有第一聲光調(diào)制器、第二聲光調(diào)制器、空間光調(diào)制器、掃描振鏡、高精度壓電三維位移臺(tái)以及雪崩二極管光電探測(cè)器；

20、第一激光器發(fā)出的激光作為引發(fā)光刻膠產(chǎn)生雙光子聚合的激發(fā)光，所述激發(fā)光經(jīng)過(guò)色散預(yù)補(bǔ)償模塊，用于壓縮飛秒激光脈沖，以補(bǔ)償后續(xù)光學(xué)元件對(duì)飛秒激光脈沖的色散展寬，所述補(bǔ)償色散后的激光再經(jīng)過(guò)第一聲光調(diào)制器對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度與開關(guān)控制，然后經(jīng)過(guò)第一物鏡進(jìn)行匯聚，再經(jīng)過(guò)第一針孔進(jìn)行空間濾波，濾除前序光學(xué)元件對(duì)光斑質(zhì)量造成的影響，所述第一針孔位于第一物鏡焦面處，所述濾波后的光束再經(jīng)過(guò)第一透鏡進(jìn)行準(zhǔn)直并擴(kuò)束，以保證其擴(kuò)束后光束直徑能充滿最后油浸的第三物鏡的入瞳，所述擴(kuò)束激光再經(jīng)過(guò)第一二分之一波片，以調(diào)整其線偏振方向?yàn)榇怪逼瘢?/p>

21、第二激光器發(fā)出的激光作為抑制光刻膠聚合的抑制光，所述抑制光經(jīng)過(guò)第二聲光調(diào)制器對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度與開關(guān)控制，然后經(jīng)過(guò)第二物鏡進(jìn)行匯聚，再經(jīng)過(guò)第二針孔進(jìn)行空間濾波，濾除前序光學(xué)元件對(duì)光斑質(zhì)量造成的影響，所述第二針孔位于第二物鏡焦面處，所述濾波后的光束再經(jīng)過(guò)第二透鏡進(jìn)行準(zhǔn)直并擴(kuò)束，以保證其擴(kuò)束后光束直徑能充滿最后油浸的第三物鏡的入瞳，所述擴(kuò)束的抑制光再經(jīng)過(guò)第一反射鏡反射，然后經(jīng)過(guò)第二二分之一波片，以調(diào)整其偏振方向?yàn)樗狡瘢?/p>

22、所述激發(fā)光經(jīng)過(guò)偏振合束器進(jìn)行反射，抑制光經(jīng)過(guò)偏振合束器進(jìn)行透射，實(shí)現(xiàn)激發(fā)光與抑制光的合束，所述合束光經(jīng)過(guò)第三二分之一波片，再經(jīng)過(guò)空間光調(diào)制器，改變第三二分之一波片的快慢軸，調(diào)整抑制光的偏振方向與空間光調(diào)制器的偏振方向一致，所述空間光調(diào)制器分為左右屏，左屏加載相應(yīng)相位調(diào)制激發(fā)光為實(shí)心光并調(diào)整光斑像差為最小，右屏加載相應(yīng)相位以調(diào)制抑制光為空心光，或配合調(diào)節(jié)第三二分之一波片快慢軸方向，左右屏反過(guò)來(lái)調(diào)節(jié)光斑，即左屏調(diào)節(jié)抑制光為空心光，右屏調(diào)節(jié)激發(fā)光為實(shí)心光，所述調(diào)制后的光束經(jīng)過(guò)第四二分之一波片和四分之一波片，以使抑制光最后經(jīng)過(guò)第三物鏡后為中心暗到底的空心光斑，然后再經(jīng)過(guò)二向色鏡反射進(jìn)入掃描振鏡對(duì)激發(fā)光和抑制光進(jìn)行掃描，然后經(jīng)過(guò)掃描透鏡，再經(jīng)過(guò)第二反射鏡反射進(jìn)入到場(chǎng)鏡，所述場(chǎng)鏡將光束準(zhǔn)直成平行光入射到第三物鏡，然后再經(jīng)過(guò)第三物鏡聚焦成匯聚光入射到配置有引發(fā)劑的光刻膠上等待進(jìn)行刻寫，其中激發(fā)光在樣品面為實(shí)心光斑，抑制光為套在激發(fā)光邊緣的橫向分布或軸向分布的空心光；

23、計(jì)算機(jī)調(diào)控第一光調(diào)制器和第二聲光調(diào)制器，對(duì)激光的開關(guān)和光強(qiáng)調(diào)控，并控制掃描振鏡以及高精度壓電三維位移臺(tái)的掃描和移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)高精度微納結(jié)構(gòu)的雙光子sted刻寫。

24、所述雙光子sted超分辨顯微成像過(guò)程中用到的激發(fā)光路和損耗光路與實(shí)現(xiàn)高精度刻寫所用的激發(fā)光路和抑制光路分別為同一光路；

25、所述刻寫結(jié)構(gòu)中引發(fā)劑所發(fā)出的熒光經(jīng)過(guò)第三物鏡接收后，再經(jīng)過(guò)場(chǎng)鏡匯聚，再由第二反射鏡反射，然后經(jīng)過(guò)掃描透鏡，并經(jīng)過(guò)掃描振鏡實(shí)現(xiàn)解掃描，再經(jīng)過(guò)二向色鏡透射，然后經(jīng)過(guò)第三反射鏡反射，再經(jīng)過(guò)濾光片濾除激光以及環(huán)境等因素造成的雜散光，再經(jīng)過(guò)第三透鏡匯聚，匯聚光然后經(jīng)過(guò)多模光纖接收并傳輸，最后由雪崩二極管光電探測(cè)器對(duì)熒光信號(hào)進(jìn)行探測(cè)；

26、所述計(jì)算機(jī)控制第一聲光調(diào)制器和第二聲光調(diào)制器調(diào)控引發(fā)劑激發(fā)光光強(qiáng)和開關(guān)，控制掃描振鏡掃描光束，并對(duì)接收的熒光信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與傳輸，實(shí)現(xiàn)刻寫結(jié)構(gòu)的雙光子sted超分辨顯微成像。

27、作為優(yōu)選的，第一激光器為飛秒激光器；

28、作為優(yōu)選的，第一激光器的波長(zhǎng)可在500nm-800nm之間；

29、作為優(yōu)選的，第二激光器可為連續(xù)光激光器，或?yàn)閜s或ns激光器；

30、作為優(yōu)選的，第二激光器波長(zhǎng)可為532nm；

31、作為優(yōu)選的，多模光纖直徑選擇經(jīng)過(guò)系統(tǒng)放大后1個(gè)艾里斑直徑大小尺寸；

32、作為優(yōu)選的，掃描振鏡、掃描透鏡、場(chǎng)鏡以及第三物鏡入瞳處形成4f系統(tǒng)；

33、作為優(yōu)選的，所述基底可以為蓋玻片、石英、藍(lán)寶石等透明材質(zhì)，或硅片等非透明材質(zhì)。

34、本發(fā)明的第三個(gè)方面涉及應(yīng)用本發(fā)明的裝置進(jìn)行超分辨刻寫與成像的方法，具體包括如下步驟：

35、（1）第一激光器發(fā)出的激光作為引發(fā)光刻膠產(chǎn)生雙光子聚合的激發(fā)光，所述激發(fā)光經(jīng)過(guò)色散預(yù)補(bǔ)償模塊，用于壓縮飛秒激光脈沖，以補(bǔ)償后續(xù)光學(xué)元件對(duì)飛秒激光脈沖的色散展寬，所述補(bǔ)償色散后的激光再經(jīng)過(guò)第一聲光調(diào)制器對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度與開關(guān)控制，然后經(jīng)過(guò)第一物鏡進(jìn)行匯聚，再經(jīng)過(guò)第一針孔進(jìn)行空間濾波，濾除前序光學(xué)元件對(duì)光斑質(zhì)量造成的影響，所述第一針孔位于第一物鏡焦面處，所述濾波后的光束再經(jīng)過(guò)第一透鏡進(jìn)行準(zhǔn)直并擴(kuò)束，以保證其擴(kuò)束后光束直徑能充滿最后油浸的第三物鏡的入瞳，所述擴(kuò)束激光再經(jīng)過(guò)第一二分之一波片，以調(diào)整其線偏振方向?yàn)榇怪逼瘢?/p>

36、（2）第二激光器發(fā)出的激光作為抑制光刻膠聚合的抑制光，所述抑制光經(jīng)過(guò)第二聲光調(diào)制器對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度與開關(guān)控制，然后經(jīng)過(guò)第二物鏡進(jìn)行匯聚，再經(jīng)過(guò)第二針孔進(jìn)行空間濾波，濾除前序光學(xué)元件對(duì)光斑質(zhì)量造成的影響，所述第二針孔位于第二物鏡焦面處，所述濾波后的光束再經(jīng)過(guò)第二透鏡進(jìn)行準(zhǔn)直并擴(kuò)束，以保證其擴(kuò)束后光束直徑能充滿最后油浸的第三物鏡的入瞳，所述擴(kuò)束的抑制光再經(jīng)過(guò)第一反射鏡反射，然后經(jīng)過(guò)第二二分之一波片，以調(diào)整其偏振方向?yàn)樗狡瘢?/p>

37、（3）所述激發(fā)光經(jīng)過(guò)偏振合束器進(jìn)行反射，抑制光經(jīng)過(guò)偏振合束器進(jìn)行透射，實(shí)現(xiàn)激發(fā)光與抑制光的合束，所述合束光經(jīng)過(guò)第三二分之一波片，再經(jīng)過(guò)空間光調(diào)制器，改變第三二分之一波片的快慢軸，調(diào)整抑制光的偏振方向與空間光調(diào)制器的偏振方向一致，所述空間光調(diào)制器分為左右屏，左屏加載相應(yīng)相位調(diào)制激發(fā)光為實(shí)心光并調(diào)整光斑像差為最小，右屏加載相應(yīng)相位以調(diào)制抑制光為空心光，（或配合調(diào)節(jié)第三二分之一波片快慢軸方向，左右屏反過(guò)來(lái)調(diào)節(jié)光斑，即左屏調(diào)節(jié)抑制光為空心光，右屏調(diào)節(jié)激發(fā)光為實(shí)心光），所述調(diào)制后的光束經(jīng)過(guò)第四二分之一波片和四分之一波片，以使抑制光最后經(jīng)過(guò)第三物鏡后為中心暗到底的空心光斑，然后再經(jīng)過(guò)二向色鏡反射進(jìn)入掃描振鏡對(duì)激發(fā)光和抑制光進(jìn)行掃描，然后經(jīng)過(guò)掃描透鏡，再經(jīng)過(guò)第二反射鏡反射進(jìn)入到場(chǎng)鏡，所述場(chǎng)鏡將光束準(zhǔn)直成平行光入射到第三物鏡，然后再經(jīng)過(guò)第三物鏡聚焦成匯聚光入射到配置有引發(fā)劑的光刻膠上等待進(jìn)行刻寫，其中激發(fā)光在樣品面為實(shí)心光斑，抑制光為套在激發(fā)光邊緣的橫向分布或軸向分布的空心光；

38、（4）所述刻寫的模式分為兩種，第一種為在第三物鏡上方滴上油，并在第三物鏡上方放置基底（蓋玻片、石英等透明基底），再將基底放置在樣品架上，樣品架放置在高精度壓電三維位移臺(tái)上，在所述基底滴上光刻膠，光斑匯聚到基底上表面往上進(jìn)行刻寫；第二種為浸沒式刻寫模式，即在所述第三物鏡上方滴光刻膠，將所述匯聚光聚焦在基底（蓋玻片、石英等透明基底，或硅片等非透明基底）下表面，往下進(jìn)行刻寫；

39、（5）通過(guò)計(jì)算機(jī)調(diào)控第一光調(diào)制器和第二聲光調(diào)制器，實(shí)現(xiàn)激光的開關(guān)和光強(qiáng)調(diào)控，并通過(guò)計(jì)算機(jī)控制掃描振鏡以及高精度壓電三維位移臺(tái)的掃描和移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)高精度微納結(jié)構(gòu)的雙光子sted刻寫；

40、（6）將刻寫完的微納結(jié)構(gòu)完成顯影工藝，然后再將其放回到高精度壓電三維位移臺(tái)上等待對(duì)刻寫結(jié)構(gòu)進(jìn)行雙光子sted超分辨顯微成像；

41、（7）所述雙光子sted超分辨顯微成像過(guò)程中用到的激發(fā)光路和損耗光路與實(shí)現(xiàn)高精度刻寫所用的激發(fā)光路和抑制光路分別為同一光路；

42、（8）所述進(jìn)行雙光子sted超分辨顯微成像的過(guò)程也包括兩種模式：第一種為經(jīng)過(guò)第三物鏡聚焦的激發(fā)光和損耗經(jīng)過(guò)第三物鏡上方的油，再透過(guò)基底（蓋玻片等透明基底），匯聚到滴有油的基底上表面的刻寫結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)刻寫結(jié)構(gòu)中引發(fā)劑的雙光子激發(fā)和sted損耗；第二種模式為在第三物鏡上方滴油，并把刻有結(jié)構(gòu)的基底（透鏡或非透鏡基底）朝下放置在第三物鏡上方，經(jīng)過(guò)第三物鏡聚焦的激發(fā)光和損耗光匯聚在基底下表面的刻寫結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)雙光子激發(fā)和sted損耗；

43、（9）所述刻寫結(jié)構(gòu)中引發(fā)劑所發(fā)出的熒光經(jīng)過(guò)第三物鏡接收后，再經(jīng)過(guò)場(chǎng)鏡匯聚，再由第二反射鏡反射，然后經(jīng)過(guò)掃描透鏡，并經(jīng)過(guò)掃描振鏡實(shí)現(xiàn)解掃描，再經(jīng)過(guò)二向色鏡透射，然后經(jīng)過(guò)第三反射鏡反射，再經(jīng)過(guò)濾光片濾除激光以及環(huán)境等因素造成的雜散光，再經(jīng)過(guò)第三透鏡匯聚，匯聚光然后經(jīng)過(guò)多模光纖接收并傳輸，最后由雪崩二極管光電探測(cè)器對(duì)熒光信號(hào)進(jìn)行探測(cè)；

44、（10）所述計(jì)算機(jī)輸出控制信號(hào)控制第一聲光調(diào)制器和第二聲光調(diào)制器調(diào)控引發(fā)劑激發(fā)光光強(qiáng)和開關(guān)，控制掃描振鏡掃描光束，并對(duì)接收的熒光信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與傳輸，實(shí)現(xiàn)刻寫結(jié)構(gòu)的雙光子sted超分辨顯微成像。

45、本發(fā)明在光刻膠中加入光引發(fā)劑，利用其雙光子吸收效應(yīng)與受激損耗效應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)雙光子sted高精度微納結(jié)構(gòu)激光直寫；同時(shí)，利用其本身的熒光發(fā)光特性，進(jìn)一步地利用其雙光子吸收特性和受激損耗（sted）特性，可以對(duì)所刻寫的結(jié)構(gòu)進(jìn)行雙光子sted超分辨顯微成像。本發(fā)明利用引發(fā)劑的雙光子與sted效應(yīng)，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)超分辨刻寫與成像，相比于在光刻膠中額外摻雜熒光染料進(jìn)行超分辨顯微成像的方式，本發(fā)明簡(jiǎn)化了光刻膠的成分。此外，在刻寫與成像中可分別利用相同的激發(fā)光與損耗光，因此可在一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)中同時(shí)實(shí)現(xiàn)高精度刻寫與超分辨成像，通過(guò)刻寫與成像的激發(fā)光和損耗光光路進(jìn)行復(fù)用，可有效簡(jiǎn)化系統(tǒng)復(fù)雜性。

46、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

47、（1）利用光刻膠中的光引發(fā)劑，在實(shí)現(xiàn)雙光子sted高精度納米結(jié)構(gòu)刻寫的同時(shí)，可以利用其熒光發(fā)光特性，特別的利用其雙光子激發(fā)和受激輻射損耗特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)刻寫結(jié)構(gòu)的雙光子sted超分辨光學(xué)顯微成像，無(wú)需在光刻膠中摻雜染料，簡(jiǎn)化了光刻膠的成分復(fù)雜性，減小了摻雜對(duì)光刻膠化學(xué)性能的影響；

48、（2）成像過(guò)程所用的雙光子激發(fā)和損耗光與刻寫用的雙光子聚合激發(fā)光與抑制光分別為相同的光路，實(shí)現(xiàn)刻寫與成像激發(fā)光路的復(fù)用，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，使系統(tǒng)更加緊湊簡(jiǎn)單。