[发明专利]一种光镊

说明书

本发明公开了一种光镊，包括连续光谱光源、单模光纤、脉冲光纤、阶跃多模光纤、控制捕获镊头的微操手、阶跃多模光纤末端的捕获镊头、金属反射片、光学显微镜、密封调光系统、脉冲光光源，密封调光系统设置在所述单模光纤与所述阶跃多模光纤连接处，金属反射片设置在脉冲光纤上，通过控制脉冲光激发脉冲光纤表面的兰姆波，控制金属反射片的转动，利用金属反射片反射从单模光纤出射的激光，可以对阶跃多模光纤的激光注入角度精确控制，从而可以量化控制光阱力。

技术领域

本发明属于精准医疗科研实验器材领域，具体涉及一种基于兰姆波控制的多模光纤光镊。

背景技术

光镊是利用光场强度空间变化形成的梯度力把微粒稳定的捕获在光场最强处，即光束的焦点位置。当激光束移动时就可以带动微粒一起移动，实现对微粒的精密操控。光镊技术由于具有对被操作微粒无损伤、非入侵性等特性，并且光镊捕获微粒尺寸通常是在微米到纳米量级，而生物细胞、大分子尺寸也一般在几十纳米到几十微米，因此逐渐被应用于生物和医学研究领域，如细胞、病毒和细菌操作。传统光镊是基于光学显微镜系统构建的，它通过光学显微镜物镜将激光束聚焦，利用聚焦中心附近的梯度力场形成光阱，实现对微粒的捕获和操作。传统光镊系统的主要结构为高精度光学显微镜，仪器体积庞大，系统复杂笨重，价格昂贵，操作界面复杂，操作技能要求高，样品移动自由度小，限制了光镊的捕获范围。

专利CN201710752028.4公开了“一种基于斜光线环形光场的阶跃多模光线光镊”，该发明通过单模光纤给多模光纤斜入射注光，多模光纤中光线以斜光线的形式螺旋向前传输，并在多模光纤纤芯端面构成环形光场，环形光在阶跃多模光纤端面的圆锥台结构全反射汇聚，产生强光阱力，可捕获单细胞及飞升级微液滴。

专利CN201710752028.4中的调光部分通过单模光纤以一定的角度向阶跃多模光纤斜注入激光来实现的，而注入光的角度是由单模光纤和多模光纤的斜入射调节装置来控制，这导致调光部分暴露在环境中，极易受到外界环境的干扰，导致光镊的稳定性降低，而且这样的结构导致了使用者每次使用光镊都要通过斜入射调节装置重新调整光的入射角度，降低了光镊使用的便捷性。

目前，传统的基于斜光线环形光场的多模光纤光镊是通过当手动调节单模光纤将激光注入多模光纤的角度来筛选细胞，达到控制细胞的效果，但是由于该结构并不固定且暴露于空气中，因此稳定性较差，容易受到外界因素的干扰，且每次进行操作都需要进行角度的调试，十分不便，影响了多模光纤光镊的推广和应用。

发明内容

为了解决光纤光镊调光部分的稳定性和便捷性问题，本发明提出了一种基于兰姆波调光的方法，通过控制脉冲光激发的兰姆波，从而精确控制激光斜入射到多模光纤的角度，达到无需移动单模光纤和多模光纤的位置即可实现入射角度的改变。

本发明提供一种基于兰姆波控制的多模光纤光镊，包括连续光谱光源、单模光纤、阶跃多模光纤、阶跃多模光纤末端的捕获镊头和密封调光系统，连续光谱光源产生的光耦合注入到单模光纤中，密封调光系统设置在所述单模光纤与所述阶跃多模光纤连接处，单模光纤通过密封调光系统给阶跃多模光纤斜入射注光，阶跃多模光纤中光线以斜光线的形式螺旋向前传输并构成环形光场，环形光在阶跃多模光纤末端的捕获镊头端面全反射汇聚，产生捕获用的光阱，可捕获单细胞及飞升级微液滴。

密封调光系统包括壳体、脉冲光纤和金属反射片，设置在单模光纤与阶跃多模光纤连接处，，脉冲光纤穿透该壳体或一端穿插固定在该壳体内部；金属反射片设置在该壳体内部，利用探针在脉冲光纤上不对称地放置一块金属反射片，并与脉冲光纤物理接触；脉冲光纤连接在一脉冲光光源上，通过控制脉冲光激发脉冲光纤表面的兰姆波，控制金属反射片的转动，利用金属反射片反射从单模光纤出射的激光，实现光路的调节。。

由金属反射片反射的反射光以特定的角度入射到阶跃多模光纤中，在阶跃多模光纤传输的斜光线在阶跃多模光纤的末端构成环形光场，环形光在阶跃多模光纤末端的捕获镊头端面全反射汇聚，产生强光阱力，，实现对细胞的捕获、搬运、筛选等操作。