[实用新型]一种基于柱矢量光束的飞秒激光模式可调光镊操控装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及光学操控粒子和细胞的光镊技术。

背景技术

自光镊技术出现后，光镊由于具有非接触、无损伤操纵微纳尺度粒子的特性，因此被广泛地应用于生命科学、医学、物理、材料和纳米科学，被认为是最理想的单分子、单细胞、微粒、微纳器件操作技术。

光镊技术多采用连续激光和长脉冲激光，与连续激光和长脉冲激光相比，飞秒激光脉冲具有极短的脉冲宽度、极高的峰值功率和时间和空间分辨率，并可以高精度地控制作用能量。目前以高重复率飞秒激光为光源可以对血红细胞、白细胞、病毒、聚苯乙烯微球等实现稳定捕获。目前光镊技术的操控对象广泛，从透明的电介质小球、细胞、到不透明的材料如金属微粒均可以实现直接操控。高斯光束是传统的光镊光源，高斯光束聚焦后形成的光阱的最佳工作区域在光束焦点附近，近年来许多学者在不断的探索使用各种各样的激光光源、设计不同的光路以实现对多种微粒和细胞的光学操控，但是多数技术都局限于对微粒的捕获和定向移动，限制了应用范围，同时，传统的光镊技术是通过提高入射激光功率来提高光镊的捕获力，捕获力提高的同时会对被操控对象造成无法挽回的热损伤。

实用新型内容

本实用新型为了解决传统的光镊技术是通过提高入射激光功率来提高光镊的捕获力，捕获力提高的同时会对被操控对象造成无法挽回的热损伤的问题，提出了一种基于柱矢量光束的飞秒激光模式可调光镊操控装置。

一种基于柱矢量光束的飞秒激光模式可调光镊操控装置包括飞秒脉冲激光器、光阑、衰减片、第一800nm全反射镜、第一分束器、偏振转换器、第二分束器、第二800nm全反射镜、第三800nm全反射镜、快门、第四800nm全反射镜、显微镜和载物台，

飞秒脉冲激光器发射的脉冲激光经光阑入射至衰减片，衰减片对脉冲激光进行光强衰减后将脉冲激光入射至第一800nm全反射镜，第一800nm全反射镜将脉冲激光全反射至第一分束器，

第一分束器将脉冲激光分为反射激光和透射激光，

反射激光经第一分束器入射至第二800nm全反射镜，第二800nm全反射镜将反射激光全反射至第三800nm全反射镜，第三800nm全反射镜将反射激光全反射至第二分束镜，第二分束镜将反射激光反射至快门，反射激光经快门入射至第四全反镜，第四全反镜将反射激光全反射至显微镜的物镜，反射激光经显微镜的物镜入射至载物台上，

透射激光经第一分束器入射至偏振转换器，偏振转换器将透射激光入射至第二分束器，第二分束器将透射激光入射至快门，透射激光经快门入射至第四全反镜，第四全反镜将透射激光全反射至显微镜的物镜，透射激光经显微镜的物镜入射至载物台上。

有益效果：本实用新型所述的装置在实际应用中可以灵活的选择高斯光束或柱矢量光束作为捕获光，柱矢量光束具有独特的偏振模式和光强分布，捕获光具有高于高斯捕获光束的轴向捕获能力，相对于使用高斯光束光镊，柱矢量光束的使用可以在较小的入射激光功率调节下能够达到与高斯光束同样的轴向捕获力，选择柱矢量光束作为捕获光，小于高斯光束的入射激光功率可以达到与高斯光束同样的轴向捕获力，能够更好的避免对被操控对象造成的热损伤。通过调整偏振转换器上的偏压来控制输出矢量光束的类型，包括方位角偏振光输和径向偏振光束，柱矢量光束光场分布不均匀通常携带轨道角动量，与普通高斯型激光光镊技术相比，携带轨道角动量的光束能够稳定捕获并旋转操控氧化铜、三氧化二铁等吸收性微粒，为微机械马达等微纳器件操作的集成提供可能。方位角偏振光束的聚焦环形中空特点易于实现高精度、非接触、无损伤操控，因而特别适合于生命科学领域研究。

本实用新型使用飞秒激光作为光镊装置的光源，由于飞秒激光具有高时间及空间分辨特性，为提高光镊的捕获力提供了保障。飞秒激光技术结合时间分辨光谱技术，还可进行对生物体超快生物过程研究、双光子荧光动力学等研究。飞秒激光的高时间及空间分辨特性还可以实现对细胞无创局部改性操作。

附图说明

图1为一种基于柱矢量光束的飞秒激光模式可调光镊操控装置的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1说明本具体实施方式，本具体实施方式所述的一种基于柱矢量光束的飞秒激光模式可调光镊操控装置包括飞秒脉冲激光器1、光阑2、衰减片3、第一800nm全反射镜4、第一分束器5、偏振转换器6、第二分束器7、第二800nm全反射镜8、第三800nm全反射镜9、快门10、第四800nm全反射镜11、显微镜12和载物台13，