[發明專利]一種具有穩定捕獲功能的環纖芯鳥喙形光纖光鑷系統

有效

• 申請號: 202011328629.0
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112414760B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 成煜;馮智宇;申澤;苑立波;陳明
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G01N1/08
• 分類號: G01N1/08;G01N21/01;G01N21/65;G02B6/02;G02B6/036;G02B6/255
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1.一種具有穩定捕獲功能的環纖芯鳥喙形光纖光鑷系統，其特征在于，所述光纖光鑷由鳥喙形光纖探針、激光器、調節架、樣品槽、拉曼激光源、拉曼檢測器以及顯微成像系統組成；

所述鳥喙形光纖探針，上邊為類拋物線形狀，下邊為平緩弧線的非對稱結構；所述光纖光鑷系統對細胞進行穩定捕獲以及特征檢測，包括以下步驟：首先將940nm激光引入該光纖光鑷，由于其光纖尖端彎曲的性質，光束會在彎曲端部不斷折射會聚，增強光纖光鑷側表面的倏逝場分布，增大梯度光場，細胞所受的梯度力也會隨之增大；由于細胞所受的梯度力大于其所受的散射力，因此細胞所受的光阱力將細胞穩定的束縛在光纖的側表面；接著將鳥喙形光纖光鑷移動到緩沖區，然后向所述鳥喙形光纖光鑷耦合拉曼泵浦激光，最終在拉曼檢測器上得到對應的拉曼頻移，實現細胞檢測的功能。

2.根據權利要求1所述的光纖光鑷系統，其特征在于，所述的光纖是由涂覆層、外包層、環形纖芯以及內層二氧化硅層組成。

3.根據權利要求1所述的光纖光鑷系統，其特征在于，所述鳥喙形光纖探針的彎曲錐的曲率半徑表征的是所述鳥喙形光纖探針的彎曲錐尖較直錐中心的下落程度，所述光纖的曲率半徑在200μm～400μm之間。

4.根據權利要求3所述的光纖光鑷系統，其特征在于，所述鳥喙形光纖探針的制備方法包括以下步驟：

首先去除環纖芯光纖的涂覆層，然后用乙醇清洗以后得到裸光纖；接著將裸光纖放置在一個非均勻熱區中，對其進行非仿射變形；非均勻變形的環形纖芯更容易在張應力面形成更大的倏逝場，形成鳥喙形特征光場，其倏逝場非對稱分布于熱區一側。

5.根據權利要求1所述的光纖光鑷系統，其特征在于，利用所述光纖光鑷系統對細胞進行穩定捕獲以及特性檢測，包括以下步驟：

首先向上述光纖通入940nm激光，由于所述鳥喙形光纖探針的彎曲錐的存在，光會在光纖尖端不斷折射會聚，增強光纖光鑷側面的倏逝場分布，形成差異化的梯度光場；在所述鳥喙形光纖探針的彎曲錐的側面，細胞所受光阱力方向為梯度力與散射力的合力方向，若細胞所受梯度力大于其所受的散射力，二者的合力會始終指向光場的聚焦位置，從而使細胞穩定的束縛在光纖的側表面，實現細胞的穩定捕獲；接著向鳥喙形光纖光鑷耦合拉曼泵浦激光，然后經檢測器得到對應的拉曼頻移，從而實現細胞特性檢測的功能。

6.根據權利要求5所述的光纖光鑷系統，其特征在于，環纖芯鳥喙形光纖探針采用模式變換耦合器將LP01高斯光斑變成LP21，再通過自由空間進行準直耦合，將940nm激光耦合進環形纖芯，環纖芯光纖將激光輸送到鳥喙形光纖探針。