甜甜圈光束把阿贝极限踩在脚下：Stefan Hell 的 STED 超高分辨受激发射损耗显微镜
2000 年 7月18日 · STED 损耗激光器、涡旋相位板（Vortex Phase Plate）与雪崩光电二极管
你知道吗？
既然光的波动性注定无法把聚焦点收得更小，那我就用一道甜甜圈激光，把多余的光子全部抹杀在黑暗里。
物理学界曾经有一座不可动摇的丰碑——1873 年恩斯特·阿贝刻在耶拿墓碑上的衍射极限公式：光波的衍射注定显微镜聚焦极限不可能突破 200 纳米。在德国海德堡马克斯·普朗克研究所，年轻的罗马尼亚裔物理学家斯特凡·赫尔（Stefan W. Hell）却提出了一个离经叛道的构想：既然波动性决定了聚焦点无法收缩得更小，那我就用第二束光把多余的光子全部擦掉！ 这套在 2000 年 7 月 18 日《PNAS》上实验验证的技术被称为 STED（受激发射损耗显微镜）。它的光路充满了几何暴力之美：首先打出一束正常的衍射极限激光将样品内的荧光团激发；紧接着打入第二束经过特殊涡旋相位板整形成中心光强为零、外环极亮的中空“甜甜圈激光”。
外圈的所有激发态分子在强光轰击下被强迫发生受激发射（Stimulated Emission），提前吐出波长更长且相位一致的光子，被机器滤光片全部当作杂光滤除；唯独甜甜圈正中心那颗几十纳米的未激发微核能够安然自发荧光，把人类光学分辨率推进到前所未有的分子尺度（2014年诺贝尔化学奖）！