Adaptive optical microscopy using the pupil segmentation

La microscopia è un campo di studio che vede le sue origini nel 17° secolo e che ha visto una crescita fino ai giorni nostri, dove è possibile ottenere sistemi limitati solo dalla diffrazione. Tuttavia, in alcuni casi, l’insorgere di aberrazioni a causa di non omogeneità nel campione o a mismatch di indici di rifrazione è inevitabile. Il ruolo dell’ottica adattiva è quello di rimuovere o ridurre queste aberrazioni, modificando localmente la fase del cammino ottico utilizzando un elemento deformabile, un misuratore di fronte d’onda e un sistema di controllo. In microscopia, una delle aberrazioni più comuni nello studio di campioni biologici è l’aberrazione sferica. Questa sorge quando il campione e il fluido in cui è immerso presentano un mismatch di indice di rifrazione, e questo fenomeno è amplificato quando vengono usati obiettivi con grande apertura numerica (NA). L’obbiettivo di questa tesi è quello di studiare tale fenomenoa testare una lente adattiva per correggere l’aberratione nel caso di un setup microscopico utilizzando la tecnica della Segmentazione della Pupilla. Microscopy is a relatively old field. Its birth is dated back in 17th century and has continuously grown till recent days where scientists are able to achieve sub diffraction limited results. However, in some cases aberrations are inevitable, for example because of sample inhomogeneities and refractive index mismatch. The role of Adaptive Optics is to locally remove or reduce this aberration modifying the phase of the incoming light using a deformable device and a measurement and control system. In microscopy, one of the most common aberrations that can be found in the study of biological samples is Spherical aberration. This aberration arises when the specimen and the immersion fluid refractive indexes are not perfectly matched, especially with high numerical aperture (NA) objectives. The aim of this thesis work is to have an in-depth look at the spherical aberration problem and test an adaptive lens to use in the correction of aberrations in the case of a real microscopic setup using the Pupil Segmentation technique.