[实用新型]一种表面等离激元光镊装置

说明书

本实用新型公开了一种表面等离激元光镊装置。该装置包括激发光单元、表面等离激元激发单元、照射扫描单元和计算机，激发光单元产生完美径向偏振光束并射入表面等离激元激发单元中，表面等离激元激发单元包括镀有金属膜的玻片，玻片的表面设置带有金属颗粒的样品溶液，完美径向偏振光束在玻片的金属膜和样品溶液的水界面之间激发会聚的表面等离激元光场，照射扫描单元产生照明光束并照射玻片，对玻片上的样品溶液进行扫描，计算机分别与表面等离激元激发单元和照射扫描单元连接，计算机对扫描结果进行成像显示，并控制表面等离激元激发单元利用表面等离激元光场对金属颗粒进行动态操作。该装置能增加颗粒捕获的稳定性。

技术领域

本实用新型涉及近场光学技术领域，尤其涉及一种表面等离激元光镊装置。

背景技术

光镊是捕获与操纵微纳颗粒的重要技术手段，其基本原理为光与物质之间动量传递的力学效应，具有非接触、操纵精度高等优点，广泛应用于物理、化学、生物及医学等科学前沿领域。近年来，表面等离激元因具有突破衍射极限和近场能量增强两大特性，为光镊技术的发展带来了新的突破口，成为国际上一个重要和前沿的研究方向。表面等离激元(Surface Plasmon Polaritons，SPP)是一种在金属表面，由自由电子与入射光子相互耦合共振所形成的一种混合激发模式，具有近场增强及表面局域的特性。近年来通过对SPP的研究发现，由于SPP的近场电磁场增强特性，金属微纳结构中激发的SPP能够增强介质及金属粒子在光场中受到的吸引力，这为金属粒子的稳定捕获与操纵提供了新的可行性。

基于表面等离激元的新型光镊技术主要分为两类：结构型表面等离激元光镊技术和全光调控型表面等离激元光镊技术，它们在颗粒捕获精度、捕获范围、操纵动态性与操纵自由度等方面各有特色，吸引了国际上众多研究人员进行大量的理论研究和实验探索。表面等离激元光镊技术在纳米颗粒、金属颗粒捕获以及近场电磁场增强与调控方面展现了独特优势，在生物传感、表面增强拉曼散射等领域具有广阔的应用前景。

在一般的径向偏振光激发SPP的光镊中，一般的径向偏振光其中心偏振方向是不确定的，会形成一个面包圈状的结构，使原高斯光的中心光强分散到环上，而只有满足特定入射角的光才能激发出SPP，因此，一般的径向偏振光只有非常细的一个细环区域的光被吸收激发SPP，光斑中大部分都是无法激发SPP的无效小角度光束。这部分无效光束无法对颗粒的捕获做出贡献，而是对颗粒产生排斥力，影响颗粒捕获的稳定性；另外多余的无效光束产生的热效应也是影响颗粒捕获稳定性的重要因素。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种表面等离激元光镊装置，可以解决现有技术中一般径向偏振光束激光用于激发表面等离激元光场的光较少，且颗粒捕获稳定性低的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种表面等离激元光镊装置，其特征在于，所述装置包括激发光单元、表面等离激元激发单元、照射扫描单元和计算机；

所述激发光单元用于产生完美径向偏振光束，所述完美径向偏振光束射入所述表面等离激元激发单元中，所述完美径向偏振光束为环形涡旋光束；

所述表面等离激元激发单元包括镀有金属膜的玻片，所述玻片的表面设置带有金属颗粒的样品溶液，所述完美径向偏振光束在所述玻片的金属膜和样品溶液的水界面之间激发会聚的表面等离激元光场；

所述照射扫描单元用于产生照明光束，所述照明光束照射至所述玻片，对所述玻片上的所述样品溶液进行扫描；

所述计算机分别与所述表面等离激元激发单元和所述照射扫描单元连接，所述计算机用于对所述照射扫描单元的扫描结果进行成像显示，并控制所述表面等离激元激发单元利用所述表面等离激元光场对所述样品溶液中的金属颗粒进行动态操作。