[发明专利]一种基于矢量光场的光操控系统与方法

权利要求书

1.一种基于矢量光场的光操控系统，其特征在于，包括：矢量光场生成单元、光操控试验单元和用于观察光矢量的成像观测单元；所述光操控试验单元包括照明光源、三维移动平台、光操控样品、二向色镜和物镜；所述光操控样品设置在三维移动平台上；所述照明光源设置在三维移动平台上方对准光操控样品；

所述矢量光场生成单元包括依次沿水平轴设置的氦氖激光器、Q-plate、第一衰减片和各向异性晶体，所述Q-plate与示波器连接，所述氦氖激光器输出的高斯光束依次经过Q-plate、第一衰减片和各向异性晶体后，生成携带有角动量的矢量光场，矢量光场经二向色镜反射后准直射入物镜，经物镜聚焦到光操控样品上，对光操控样品进行光操控，所述照明光源照射光操控样品，经光操控样品透射后由成像观测单元采集成像;

所述光操控样品为CuO溶液，CuO溶液放置在两片玻片之间;

所述氦氖激光器输出高斯光束，高斯光束经已通电的Q-plate生成矢量光场，所述矢量光场经各向异性晶体诱导出绝对值相等、符号相反的自旋角动量和轨道角动量。

2.根据权利要求1所述的基于矢量光场的光操控系统，其特征在于，所述成像观测单元包括：筒镜、反射镜、第二衰减片和CCD摄像机；

所述照明光源经光操控样品透射后经过物镜、二向色镜后射入筒镜，在经反射镜、第二衰减片后进入CCD摄像机，所述CCD摄像机和计算机连接。

3.根据权利要求1所述的基于矢量光场的光操控系统，其特征在于，所使用的各向异性晶体为双折射晶体。

4.根据权利要求3所述的基于矢量光场的光操控系统，其特征在于，所述双折射晶体为正双折射晶体或者负双折射晶体。

5.一种基于权利要求1-4任一项所述的基于矢量光场的光操控系统的光操控方法，其特征在于，包括：

S1，制作预设浓度的光操控样品；

S2，所述氦氖激光器输出高斯光束，高斯光束经已通电的Q-plate生成矢量光场，所述矢量光场经各向异性晶体诱导出绝对值相等、符号相反的自旋角动量和轨道角动量，携带有角动量的矢量光场经二向色镜反射后准直射入物镜；

S3，将光操控样品放置在三维移动平台的样品台上，开启照明光源照射光操控样品；同时经物镜聚焦的矢量光场聚焦到光操控样品上，对光操控样品进行光操控；

S4，所述照明光源经光操控样品透射后由成像观测单元采集成像。

6.根据权利要求5所述的基于矢量光场的光操控系统，其特征在于，步骤S1包括：向试管中加入微米量级的CuO微粒和适量的蒸馏水，搅拌，使CuO微粒和蒸馏水充分混合，用移液枪向面积1×1cm²、厚度为0.1mm的玻片滴上已配置好的微粒溶液，且用规格完全相同的玻片盖在盛放溶液的玻片上。

7.根据权利要求1所述的基于矢量光场的光操控系统，其特征在于，步骤S3还包括：调节三维移动平台的螺旋轴，把光操控样品的微粒缓慢平移到矢量光场的光斑中心，矢量光场对微粒作用，使微粒旋转。

8.根据权利要求1所述的基于矢量光场的光操控系统，其特征在于，在步骤S2中，示波器和Q-plate连接，示波器输出5V、频率为50%的矩形波至Q-plate。