[實用新型]一種基于S波片的飛秒激光光鑷操控裝置

有效

• 申請號: 201420194786.0
• 申請日: 2014-04-21
• 公開（公告）號: CN203773151U
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 冉玲苓;高揚;王積翔;孔德貴;吳文智
• 申請（專利權）人: 黑龍江大學
• 主分類號: G02B21/32
• 分類號: G02B21/32;G02B27/28;G21K1/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

技術領域

本實用新型涉及光學操控粒子和細胞的光鑷技術。

背景技術

自光鑷技術出現后，光鑷由于具有非接觸、無損傷操縱微納尺度粒子的特性，因此被廣泛地應用于生命科學、醫學、物理、材料和納米科學，被認為是最理想的單分子、單細胞、微粒、微納器件操作技術。

光鑷技術多采用連續激光和長脈沖激光，與連續激光和長脈沖激光相比，飛秒激光脈沖具有極短的脈沖寬度、極高的峰值功率和時間和空間分辨率，并可以高精度地控制作用能量。目前以高重復率飛秒激光為光源可以對血紅細胞、白細胞、病毒、聚苯乙烯微球等實現穩定捕獲。目前光鑷技術的操控對象廣泛，從透明的電介質小球、細胞、到不透明的材料如金屬微粒均可以實現直接操控。高斯光束是傳統的光鑷光源，高斯光束聚焦后形成的光阱的最佳工作區域在光束焦點附近，近年來許多學者在不斷的探索使用各種各樣的激光光源、設計不同的光路以實現對多種微粒和細胞的光學操控，但是多數技術都局限于對微粒的捕獲和定向移動，限制了應用范圍，同時，傳統的光鑷技術是通過提高入射激光功率來提高光鑷的捕獲力，捕獲力提高的同時會對被操控對象造成無法挽回的熱損傷。

實用新型內容

本實用新型為了解決傳統的光鑷技術是通過提高入射激光功率來提高光鑷的捕獲力，捕獲力提高的同時會對被操控對象造成無法挽回的熱損傷的問題，提出了一種基于S波片的飛秒激光光鑷操控裝置。

一種基于S波片的飛秒激光光鑷操控裝置包括飛秒脈沖激光器、光闌、衰減片、第一800nm全反射鏡、四分之一波片、S波片、快門、第二800nm全反射鏡、顯微鏡和載物臺，

飛秒脈沖激光器發射的線偏振光經光闌入射至衰減片，衰減片對線偏振光進行光強衰減后將線偏振光入射至第一800nm全反射鏡，第一800nm全反射鏡將線偏振光全反射至四分之一波片，四分之一波片將線偏振光轉換為圓偏振光并輸出至S波片，S波片將圓偏振光轉換為徑向偏振光或方位角偏振光，徑向偏振光或方位角偏振光經快門入射至第二800nm全反射鏡，第二800nm全反射鏡將徑向偏振光或方位角偏振光全反射至顯微鏡的物鏡并入射至載物臺上。

一種基于S波片的飛秒激光光鑷操控裝置還包括CCD探測器，所述CCD探測器用于將第二800nm全反射鏡和顯微鏡之間的光束的光學影像轉換為數字信號并顯示。

有益效果：本實用新型所述裝置通過四分之一波片和S波片將飛秒脈沖激光器發射出的線偏振光轉換為徑向偏振光束和方位角偏振光束作為捕獲光，柱矢量光束具有獨特的偏振模式和光強分布，捕獲光具有高于高斯捕獲光束的軸向捕獲能力，相對于使用高斯光束光鑷，柱矢量光束的使用可以在較小的入射激光功率調節下能夠達到與高斯光束同樣的軸向捕獲力，選擇柱矢量光束作為捕獲光，小于高斯光束的入射激光功率可以達到與高斯光束同樣的軸向捕獲力，能夠更好的避免對被操控對象造成的熱損傷。柱矢量光束光場分布不均勻通常攜帶軌道角動量，與普通高斯型激光光鑷技術相比，攜帶軌道角動量的光束能夠穩定捕獲并旋轉操控氧化銅、三氧化二鐵等吸收性微粒，為微機械馬達等微納器件操作的集成提供可能。方位角偏振光束的聚焦環形中空特點易于實現高精度、非接觸、無損傷操控，因而特別適合于生命科學領域研究。

本實用新型使用飛秒激光作為光鑷裝置的光源，由于飛秒激光具有高時間及空間分辨特性，為提高光鑷的捕獲力提供了保障。飛秒激光技術結合時間分辨光譜技術，還可進行對生物體超快生物過程研究、雙光子熒光動力學等研究。飛秒激光的高時間及空間分辨特性還可以實現對細胞無創局部改性操作。

附圖說明

圖1為一種基于S波片的飛秒激光光鑷操控裝置的結構示意圖。

具體實施方式

具體實施方式一、結合圖1說明本具體實施方式，本具體實施方式所述的一種基于S波片的飛秒激光光鑷操控裝置包括飛秒脈沖激光器1、光闌2、衰減片3、第一800nm全反射鏡4、四分之一波片5、S波片6、快門7、第二800nm全反射鏡9、顯微鏡10和載物臺11，

飛秒脈沖激光器1發射的線偏振光經光闌2入射至衰減片3，衰減片3對線偏振光進行光強衰減后將線偏振光入射至第一800nm全反射鏡4，第一800nm全反射鏡4將線偏振光全反射至四分之一波片5，四分之一波片5將線偏振光轉換為圓偏振光并輸出至S波片6，S波片6將圓偏振光轉換為徑向偏振光或方位角偏振光，徑向偏振光或方位角偏振光經快門7入射至第二800nm全反射鏡9，第二800nm全反射鏡9將徑向偏振光或方位角偏振光全反射至顯微鏡10的物鏡并入射至載物臺11上。