[发明专利]一种基于光调制器的双光束光镊

说明书

本发明公开了一种基于光调制器的双光束光镊系统，包括按照光路依次设置的激光器、用于调整接收的光束的偏振方向的第一半波片、包括声光调制器模块或电光调制器模块在内的对光束进行分束的光调制器、望远镜系统、显微物镜、样品台；所述光束经过光调制器后，依次通过所述望远镜系统、显微物镜到达样品台；本发明大大拓展了光镊的精度，提高了实验效率。

技术领域

本发明涉及微纳操作领域、分子生物学领域和声光调制与电光调制的应用，具体涉及一种基于光调制器的双光束光镊系统。

背景技术

通过散射力和辐射压力相互作用形成一种可以捕获光场范围内微粒的光势阱的装置，称为光镊。光镊可以实现对微粒的非接触式操控，不会给操控对象造成机械损伤，这使得光镊在生物学研究特别是单细胞单分子研究领域应用中具有相当的优势。

在朱思伟、步敬等人的专利《一种基于动态光镊的细胞分选表征方法及其系统中，申请号为CN200910071098.9》中采用的光镊为单光束光镊。单光束光镊每次仅能操纵一个微小物质，效率低，且此类光镊系统无法屏蔽环境噪音和探测微粒的布朗运动。在李安虎、兰强强的专利《一种光镊操作仪，公开号为CN103676126A》中，利用偏摆双光楔，从而调节光势阱的二维移动。光镊调节光势阱在样品台生成的位置通过调节两个光楔的旋转角度，旋转由电机控制；为确保调节的准确性，调节光楔的角度与光束的偏离角度存在百倍量级的减速比，因此光镊的扫描速度低，响应速度比较慢，对操作带来的改变无法及时的响应，无法满足高要求的操作。

发明内容

本文提出了一种新型的基于光调制器的双光束光镊系统。该结构较为简单、扫描速度快，结合半波片和光调制器，可以利用单个激光光源，实现两个光势阱，并对光势阱的位置进行操控。

一种基于光调制器的双光束光镊系统，包括按照光路依次设置的激光器、第一半波片、光调制器、望远镜系统、显微物镜、样品台；

所述光调制器包括：声光调制器模块或电光调制器模块，用于对光束进行分束；

所述声光调制模块包括：声光调制器；

所述电光调制模块包括：第一分束镜、第一反射镜、电光调制器、第二反射镜、第三反射镜、第二半波片、偏振分束镜、第二分束镜、第四反射镜；

所述光束经过所述光调制器后，依次通过所述望远镜系统、显微物镜到达样品台；

所述第一半波片用于调整接收的光束的偏振方向。

作为优选，所述激光器、望远镜系统之间设有光隔离器。

作为优选，所述望远镜系统和显微物镜之间设有四分之一波片。

作为优选，望远镜系统包括两个凸面向背设置且共焦的凸透镜。

作为优选，所述激光器为红外波段激光器。

作为优选，所述激光器的平均输出功率为400mW或400mW以上。

作为优选，所述激光器为连续激光器，输出激光波长为1064纳米，平均输出功率为500mW。

作为优选，所述半波片可绕光轴旋转。通过旋转，调整出射光偏振方向为光调制器的敏感方向。

本发明中，所述光调制器将使用光调制器和辅助元件对输入光束的相位进行调制并且达到分束的效果，出射的两束光将用于在样品上形成光镊。

相对于现有技术，本发明具有以下有益的技术效果：

1、本发明可以通过一束激光形成两个光势阱，避免单光束光镊测试过程中的系统噪声以及信号漂移。

2、利用声光和电光调制器，可以实现很高的响应速度。