衍射分束器通常被用于共聚焦显微镜中，以减少生成完整扫描图像所需的时间。学习如何使用！
背景：共聚焦显微镜
共聚焦显微镜是一种将照明限制在受衍射限制的小光点上，从而提高分辨率的一种方法。在一个经典、单光点共聚焦显微镜中，会有一个亮点聚焦到物体上，该物体上的散射光通过针孔，以阻挡聚焦的散射光。这就在物体上产生了非常清晰的光点图像，通过扫描和整合得到了一个比标准光学显微镜分辨率更高的全视野图像。
遗憾的是，这一光点扫描过程意味着成像速度、场大小和分辨率之间存在着固有权衡方法。为了实现更快速成像，使用了巧妙的照明计划，该计划通常使用微光学元件，如衍射光学元件和微透镜阵列。随着激光功率日益增加，越来越流行的一种方法就是使用衍射激光分束器来在物体的整个视野上产生衍射限制光点阵列。然后就可以按照与单光点扫描共聚焦显微镜类似的方式对该阵列进行成像，从而在整个视野中产生高分辨率，而图像采集时间却很短。
什么是衍射激光分束器？
衍射激光分束器是一种扁平而薄的光学元件，能够从输入激光束中产生光束阵列。该阵列中的光束具有确定的、相同的分离角，并且当聚焦于一个目标时，会创建一个带有预定义间距和排列的点矩阵。
对于矩阵中的每一束激光分束，工作面上激光束的光点大小与原始激光束的衍射限制光点大小相同。因此，当使用衍射分束器时分辨率不会下降，这与使用透镜阵列的一些情况不同，使用透镜阵列时，子透镜的孔径衍射会使激光束在聚焦平面上的光点直径增大。
显微镜中的典型激光分束器用例
通常，共聚焦显微镜会使用放大倍数为X60 – X100的湿浸物镜。物镜上的激光束直径通常为6mm，其中产生的衍射限制光点大小小于1µm。
视野通常大于100微米，需要50mrad或更多的分束角。这些通过使用Holo/Or的衍射激光分束器都是很容易能够做到的。
典型的大视野显微镜装置包括激光分束器上的入射激光束，然后是偏转，其使用振镜和物镜或者物镜的x-y运动来对视野进行扫描。这能够对整个物镜视野上的多个光点进行扫描，从而用一个等于光点数量的因子减少了获得图像所需的时间。想要在整个点矩阵上获得高性能和高信噪比（SNR）的话，需要使用>100mw的较高功率的照明。因此，衍射光学激光分束器必须由单片、高耐久性材料如熔融硅石等制成。这对于紫外（UV）共聚焦显微镜等情况来说尤其如此，在这些情况下聚合物和塑料光学元件几乎都是无用的。
利用衍射激光分束器的另一种配置就是一种升级版的类似尼普科夫圆盘（Nipkow-disc）的装置。在这一装置中，单一衍射光学激光分束器中产生了一种类似于尼普科夫圆盘（Nipkow-disc）中产生的光图案。与笨重的尼普科夫圆盘（Nipkow-disc）相比，该元件能够更轻松地进行转动，同时仍能达到激光束的衍射限制光点直径。通过转动该元件，通过物镜投射的图案就会转动，从而能够对视野中的点进行自动轴向扫描。
TL；DR – 问答
共聚焦显微镜是如何运行的？
在共聚焦显微镜中，一个受衍射限制的小激光点会照亮图像场中的一个很小的区域，然后会对散射光进行过滤，以去除高角。会在整个图像场中对这一个小光点进行扫描，然后会产生与照亮整个视野相比更清晰的图像。
什么是衍射激光分束器？
衍射激光分束器是一种薄而扁平的光学元件，会将激光束分成一个具有相同间距的分束矩阵。当聚焦时，这会产生一个点阵列。
在共聚焦显微镜中使用衍射激光分束器的优势有哪些？
通过产生一个衍射限制光点矩阵，衍射激光分束器使系统能够扫描更短的距离，因为多个单独的光点会同时被照亮。这明显减少了生成完整图像所需的时间。
