[发明专利]一种二维自冷却激光光镊装置和方法

权利要求书

1.一种二维自冷却激光光镊方法，整个冷却过程不涉及外部反馈控制，由环形腔内部自反馈实现，其特征在于，采用二维自冷却激光光镊装置实现，

装置包括泵浦激光、波分复用器、掺杂光纤、隔离器、双光纤光阱、微粒、位置探测器，其中掺杂光纤(13)、隔离器Ⅰ(4)和隔离器Ⅱ(5)、双光束光阱、微粒(7)构成环形腔，微粒(7)的前向散射光形成环形腔的散射损耗；

波分复用器、掺杂光纤(13)、隔离器Ⅰ(4)和隔离器Ⅱ(5)、双光束光阱、微粒(7)构成环路，泵浦激光在环路之外；

泵浦激光(11)经过波分复用器(12)后进入掺杂光纤(13)，掺杂光纤(13)中的增益介质得到泵浦激光(11)的泵浦后在两端出射激光，泵浦后的激光经过波长不同的隔离器Ⅰ(4)和隔离器Ⅱ(5)后形成波长不同的顺、逆时针两个方向激光光路，两个方向的激光从a、b两端出射，在微型捕获室(6)中形成双光束光阱，微粒(7)被捕获在双光束光阱中；

双光束光阱将微粒束缚于光阱的中心；

微粒(7)的前向散射光形成环形腔的散射损耗，散射损耗δ与偏移量x的关系表示为：

δ∝-x，

散射损耗δ与偏移量x为负相关关系，当微球垂直于光轴方向偏移时，顺/逆光路中微粒的遮挡减少，导致前向传递的光功率增大，顺/逆光路的散射损耗δ减小，导致掺杂光纤的捕获光功率P增大，捕获光功率P增大引起微粒受到的梯度力F_g增大，增大的梯度力F_g促使微粒快速恢复到光轴稳定位置，实现垂直于光轴方向的二维自冷却。

2.根据权利要求1所述的一种二维自冷却激光光镊方法，其特征在于，所述捕获光经过微粒(7)后产生多个方向的散射光，包括：前向散射光、侧向散射光和后向散射光，其中最主要的部分是前向散射光。

3.根据权利要求1所述的一种二维自冷却激光光镊方法，其特征在于，所述位置探测器(8)用于探测微粒的位置信号。