De diffractielimiet, ook bekend als de Abbe-diffractielimiet in optica, vormt een grote uitdaging in veel systemen met golfdynamiek, zoals beeldvorming, astronomie, en fotolithografie. Bijvoorbeeld, de beste optische microscoop heeft slechts een resolutie van rond de 200 nm, maar de fysieke omvang van het fotolithografieproces met een excimeerlaser is ongeveer tientallen nanometers. In de tussentijd, fysieke afmetingen in huidig ​​onderzoek en toepassingen in de biologie en de halfgeleiderindustrie zijn verkleind tot enkele nanometers, dat ver buiten het vermogen van optische golven ligt.

Volgens de Abbe-theorie subgolflengtekenmerken worden meestal geassocieerd met verdwijnende golven, die exponentieel afnemen met de afstand tot het doel. Als antwoord op dit probleem, onderzoekers hebben veel manieren ontwikkeld om de Abbe-limiet te omzeilen, succes tonen in verschillende toepassingen. In één geval, de Nobelprijs voor de Scheikunde 2014 werd toegekend aan Eric Betzig, Stefan W. Hell, en William E. Moerner, voor hun bijdragen aan de ontwikkeling van super-opgeloste fluorescentiemicroscopie voor biowetenschappelijk onderzoek.

Momenteel, er zijn twee hoofdbenaderingen om de diffractielimiet in optica te overwinnen:nabij-veld en ver-veld. De near-field-benadering maakt gebruik van een tip met nanogrootte die over het monster wordt gescand en heeft een directe interactie met die verdwijnende velden. Als scanbenadering het levert high-fidelity beelden op, maar is altijd tijdrovend. Anderzijds, verre-veld benaderingen, zoals gestimuleerde emissiedepletiemicroscopie (STED), stochastische optische reconstructiemicroscopie (STORM), en gestructureerde verlichtingsmicroscopie (SIM), zijn gebaseerd op fluorescerende etikettering, ze te beperken tot bredere toepassingen, bijvoorbeeld in de halfgeleiderindustrie. Er is een meer fundamentele benadering nodig - een die vrij is van near-field scanning en nanofabricage, evenals fluoroforen.

Een team van onderzoekers van de Shanghai Jiao Tong University heeft onlangs een alternatieve manier ontwikkeld om de Abbe-diffractielimiet te doorbreken en subgolflengtebeeldvorming op een volledig optische manier te realiseren. Zoals gemeld in Geavanceerde fotonica , ze stellen gelokaliseerde uitdovende golfverlichting voor, die aan het siliciumoppervlak worden geëxciteerd door viergolfmenging, een niet-lineair optisch proces van de derde orde. Dergelijke opgewonden golven helpen om superresolutie te realiseren doordat ze een deel van de verdwijnende velden van het doel in het verre veld verstrooien. Door golfvectoren van aangeslagen golven te variëren, delen van verschillende oriëntaties in het Fourier-spectrum kunnen dan worden verkregen. Gecombineerd met een iteratieve reconstructietechniek genaamd Fourier ptychography, deze meerdere Fourier-spectrale delen kunnen op elkaar worden gestapeld, het herstellen van een vergroot Fourier-spectrum dat vergankelijke velden omvat, waardoor beeldvorming met superresolutie in het verre veld wordt gerealiseerd.

De verdwijnende golven rond een doel aftasten, realiseert het team labelvrij, non-scanning subgolflengte beeldvorming in het verre veld. De auteurs merken op dat hun resultaten ook veelbelovend zijn voor een nieuw type fotolithografisch mechanisme met hoge resolutie:constructieve interferentie van dergelijke geëxciteerde verdwijnende golven in het nabije veld kan licht concentreren in kleine vlekken ver onder de diffractielimiet.