[實用新型]光壓可調的光學勢阱形成裝置

有效

• 申請號: 201822242494.0
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN209514200U
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 陳凡;張俊飛;陳小林;王旭成
• 申請（專利權）人: 復拓科學儀器（蘇州）有限公司
• 主分類號: G02B21/32
• 分類號: G02B21/32
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張俊范

本實用新型公開了一種光壓可調的光學勢阱形成裝置，包括依照光路方向依次設置的激光器、光學準直器、光學分束器、光調制模塊和聚焦物鏡，所述光調制模塊包括空間光調制器和漸變光強衰減片，所述空間光調制器接收由所述光學分束器反射的光并調制，由所述空間光調制器調制的光經過所述漸變光強衰減片后進入所述聚焦物鏡。本實用新型可實現光學勢阱的光斑相位分布、強度空間調節，不僅可以用來捕獲樣品，而且還可以對被捕獲粒子進行旋轉等操作。

技術領域

本實用新型涉及一種光學勢阱形成裝置，特別是涉及一種光壓可調的光學勢阱形成裝置。

背景技術

現有的光鑷技術，激光器出射的光經擴束鏡后放大，經過分束鏡后入射高放大倍率的物鏡，物鏡將平行光斑聚焦，在物方焦面上形成一個焦斑，即光勢阱。整個光路上只有光斑大小可以通過擴束鏡調整，而無法改變光壓力大小、勢阱寬度、勢阱空間分布。傳統的光鑷是一個非常精密的光學儀器，由廠家設計、精密組裝光學系統后，構成一體化設備給終端用戶使用。在現代應用光學教學中，學生無法有效地體會光壓的形成、如何用光勢阱力控制微觀粒子，對微觀粒子只有抓取、釋放這兩個單一功能，而有時我們希望對所捕獲粒子進行旋轉。

實用新型內容

針對上述現有技術缺陷，本實用新型的任務在于提供一種光壓可調的光學勢阱形成裝置，實現光學勢阱的光斑相位分布、強度可空間調節。

本實用新型技術方案是這樣的：一種光壓可調的光學勢阱形成裝置，包括依照光路方向依次設置的激光器、光學準直器、光學分束器、光調制模塊和聚焦物鏡，所述光調制模塊包括空間光調制器和漸變光強衰減片，所述空間光調制器接收由所述光學分束器反射的光并調制，由所述空間光調制器調制的光經過所述漸變光強衰減片后進入所述聚焦物鏡。

進一步的，所述空間光調制器包括框架和若干調制單元，所述調制單元以二維陣列方式排列并固定于所述框架，所述調制單元接收控制信號控制對照射于所述調制單元表面的光波進行相位、偏振態、振幅或強度調制。

進一步的，所述光學分束器反射的光以垂直于所述調制單元的二維陣列的陣列平面入射所述空間光調制器。

進一步的，所述漸變光強衰減片為各區域光吸收系數不同的濾波片。

本實用新型與現有技術相比的優點在于：由于采用空間光調制技術，物鏡聚焦后的光斑不僅強度可控，分布也可以控制，這樣不僅可以用來捕獲樣品，而且還可以利用產生的渦旋光，對被捕獲粒子進行旋轉等操作。

附圖說明

圖1為光壓可調的光學勢阱形成裝置結構示意圖。

圖2為空間光調制器結構示意圖。

圖3為經過空間光調制器調制的光場效果示意圖。

具體實施方式

下面結合實施例對本實用新型作進一步說明，但不作為對本實用新型的限定。

請結合圖1至圖3所示，本實施例涉及的光壓可調的光學勢阱形成裝置，包括依照光路方向依次設置的激光器1、光學準直器2、光學分束器3、光調制模塊4和聚焦物鏡5。激光器1發射的光通過光學準直器2后，光斑被放大并且準直，放大后的光入射到光學分束器3上，被反射向下通過光調制模塊4，此時光斑的強度、相位空間分布被調制后，經過聚焦物鏡5后形成各種定制化的光勢阱。光調制模塊4內含一個空間光調制器4a和漸變光強衰減片4b。

光調制模塊4由兩部分組成：空間光學調制器4a和漸變光強衰減片4b。空間光調制器4含有許多獨立調制單元4a1，這些獨立的像素調制單元4a1固定在空間光調制器的框架4a2上，在空間上排列成二維陣列，每個調制單元4a1都可以獨立地接收光學信號或電學信號的控制，并按此信號改變自身的光學性質，從而對照明在其上的光波進行調制，可在隨時間變化的電驅動信號或其他信號的控制下，改變空間上光分布的振幅或強度、相位、偏振態。由空間光調制器4a調制的光場效果如圖3所示。

由光學分束器3反射的光以垂直于調制單元4a1的二維陣列的陣列平面入射空間光調制器4a，由空間光調制器4a調制后的光，穿過空間光調制器4a后，入射到漸變光強衰減片4b上，漸變光強衰減片4b的不同區域具有不同的吸收系數。漸變光強衰減片外觀為圓形，衰減分布式成36度均勻扇形，將整個通光面分成10份均勻大小的區域，每份對應衰減0％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％，光強衰減片的轉軸在中心，通過旋轉可以調節不同光強衰減比例。通過旋轉調節漸變光強衰減片4b的位置，光的強度可以進一步調整。