[发明专利]可编程多芯光纤微光手

说明书

本发明提供的是一种可编程多芯光纤微光手系统。其特征是：它由激光光源1，单模光纤5，1×N光纤耦合器2，功率计3，可编程光路控制模块4，多芯光纤分路器6和多芯光纤微光手7组成。其中可编程光路控制模块4能控制每个分支光路中的光信号；多芯光纤微光手7是多芯光纤通过端面圆台微加工技术得到的多功能微粒操作结构。本发明可以通过编程来控制多芯光纤内的每个通道的光信号，从而对多芯光纤微光手7的光场进行调控，实现对捕获粒子的多功能操作。本发明可用于微小粒子的捕获，旋转，弹射，振荡等操作，尤其适用于微生命及单细胞的各种操作。

技术领域

本发明涉及的是一种可编程多芯光纤微光手系统，尤其涉及一种多功能操控微小粒子的可编程方法。

背景技术

光镊技术是指利用单光束或者多光束组合光场对粒子形成捕获势阱，从而对粒子进行捕获和操作的技术。自从1986年Askin在“Observation of a single-beam gradientforce optical trap for dielectric particles”一文中提出一种基于单束激光的三维光学势阱，用于实现对粒子的三维空间控制以来，“光镊”这一技术逐渐为人们熟知并得到了长足的发展。光镊的发明使得人们获得了对微小粒子操纵的工具，这促进了许多交叉学科的快速发展，尤其是在生命科学领域，光镊以其非接触式、无损探测的特性，显示出其无与伦比的优势。

光镊的形式多种多样，包含传统的显微镜式光镊，光纤光镊，全息光镊，多光束光镊，单光束光镊等等。其中全息光镊以其可编程特性而显得尤为重要。全息光镊是通过空间光调制器对输出光场进行精细调控，可形成多个稳定的甚至动态的捕获势阱，进而对多个粒子进行同时的捕获以及动态操作。光纤光镊是光镊家族中另一个重要的成员，由于其为一维柔软的纤维，因此具备很小的体积和灵巧的可弯曲特性，这为粒子的捕获与转移又提供了明显的便利。

光镊不仅仅能够实现对粒子的稳定捕获，其更吸引人们的特点更在于其能对微小粒子进行各种动态操作。全息光镊系统能随心所欲地产生想要的光场，轻松实现对多个粒子的排布以及控制运动的操作，但是其具有较大的空间体积，其空间维度的操作灵活性也明显不及可弯曲的光纤光镊。至于光纤光镊，其对粒子的操作功能相对单一。公开号为CN101907743A的发明专利提出一种吞吐式光纤光镊，能够实现对粒子的弹射吞吐动态操作；公开号为CN102222533A的发明专利提出一种基于多芯光纤的动力钻，其能对粒子进行旋转操作。Yuan等人提出一种基于四芯光纤光镊的粒子振荡设备(IEEE PhotonicsTechnology Letters,2016,28(4):461-464.)，其能够实现粒子的低频振荡操作。这些现有的光纤光镊所具备的粒子操纵技术都是相对来说比较单一的。

本发明在以上背景之下，提出一种基于多芯光纤的可编程式微光手。一方面其能够通过编程式控制多芯光纤内不同纤芯中的光束传输状态，从而控制出射的捕获及操作光场的分布，因此其具备全息光镊的可编程光场调控特性；另一方面，其采用多芯光纤，具备多光路高度集成化的特点，具有很小的体积和灵活的可弯曲特性。本发明通过对出射光场的可编程式控制，能够实现对微小粒子的捕获，旋转，弹射，振荡等动态操作，具备现有光纤光镊技术所不具备的多功能操作特性，其为类似于单细胞的生命科学问题的探索与研究提供了重要的多功能工具，因此具有十分重要的意义与价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可编程的多芯光纤微光手系统。

本发明的目的是这样实现的：