[发明专利]基于毛细管光纤的微纳粒子操纵器

权利要求书

1.基于毛细管光纤的微纳粒子操纵器，其特征是：它由波长可调激光器(1)、单芯光纤(2)、无芯光纤(3)以及毛细管光纤(4)组成，波长可调激光器(1)由数据输入端(101)和不同波长输出端(102)组成，单芯光纤(2)由纤芯(201)以及包层(202)组成，无芯光纤(3)由包层(301)组成，毛细管光纤(4)由空气孔(401)和管状包层(402)组成，将单芯光纤、无芯光纤、毛细管光纤依次熔融焊接后连为一体，在无芯光纤(3)与毛细管光纤(4)的焊点(7)处由于空气孔(401)热熔塌陷形成锥形过渡区(403)；当单芯光纤(2)纤芯(201)中的传导光波经过无芯光纤(3)以及锥形过渡区(403)时被分割形成空心光束，然后在毛细管光纤(4)的管状包层(402)中传输的空心光束经反射和折射后会在空气孔内或者纤端附近形成在光轴上具有多个汇聚点的强汇聚光束(5)，从而同时对多个微纳粒子(6)实施光捕获；当利用波长可调激光器(1)对通入单芯光纤(2)中光波的波长进行周期性调控时，在毛细管光纤(4)中强汇聚光束(5)形成的多个汇聚点的轴向位置会发生周期性变化，即可实现对处于纤端附近捕获的微纳粒子(6)的储存或者周期性的振荡功能；若微纳粒子(6)对特定波长的光波存在表面等离子体共振或Fano共振现象，则当向所述的基于毛细管光纤的微纳粒子操纵器中通入该特定波长的光波时，在纤端附近汇聚形成的强聚焦光束(5)对微纳粒子(6)所产生的正向辐射压力大于负向梯度力，微纳粒子(6)在光学合力的作用下按照强聚焦光束(5)的传播方向被弹射出去，实现对微纳粒子(6)的输运功能。

2.根据权利要求1所述的基于毛细管光纤的微纳粒子操纵器，其制备方法如下：(1)热熔焊接：用焊线焊接机把单芯光纤、无芯光纤和毛细管光纤依次热熔焊接在一起；(2)毛细管光纤的纤端可采用圆锥台纤端结构，圆锥台纤端制作：第一种方法：用光纤夹具固定住毛细管光纤，然后把纤端放置于研磨盘上，光纤夹具与光纤研磨盘都能绕各自的中轴自转，通过控制光纤与研磨盘盘面法线的夹角来制备具有不同张开角的圆锥台纤端；第二种方法：把光纤放置于光纤拉锥机上，拉制成合适的锥长、锥角并在拉锥区域合适位置切割，形成具有弧形锥面的圆锥台纤端。

3.根据权利要求2所述的圆锥台纤端，其特征是：所述的圆锥台纤端的锥面可直接对传导光波进行全反射，也可以增镀一层金属反射膜来增强全反射效果。

4.根据权利要求1所述的基于毛细管光纤的微纳粒子操纵器，其特征是：所述的单芯光纤为单模光纤、少模光纤或多模光纤中的一种，且纤芯形状可以为：圆形、环形、三角形、矩形或其他多边形中的一种。

5.根据权利要求1所述的基于毛细管光纤的微纳粒子操纵器，其特征是：所述的无芯光纤也可以为阶跃折射率多模光纤或者渐变折射率多模光纤。

6.根据权利要求1所述的基于毛细管光纤的微纳粒子操纵器，其特征是：所述的毛细管光纤的空气孔形状可以为：圆形、正三角形、方形或者其他正多边形中的一种，且管状包层的形状可以为圆形、方形等其他正多边形中的一种。