[发明专利]一种具有稳定捕获功能的环纤芯鸟喙形光纤光镊系统

权利要求书

1.一种具有稳定捕获功能的环纤芯鸟喙形光纤光镊系统，其特征在于，所述光纤光镊由鸟喙形光纤探针、激光器、调节架、样品槽、拉曼激光源、拉曼检测器以及显微成像系统组成；

所述鸟喙形光纤探针，上边为类抛物线形状，下边为平缓弧线的非对称结构；所述光纤光镊系统对细胞进行稳定捕获以及特征检测，包括以下步骤：首先将940nm激光引入该光纤光镊，由于其光纤尖端弯曲的性质，光束会在弯曲端部不断折射会聚，增强光纤光镊侧表面的倏逝场分布，增大梯度光场，细胞所受的梯度力也会随之增大；由于细胞所受的梯度力大于其所受的散射力，因此细胞所受的光阱力将细胞稳定的束缚在光纤的侧表面；接着将鸟喙形光纤光镊移动到缓冲区，然后向所述鸟喙形光纤光镊耦合拉曼泵浦激光，最终在拉曼检测器上得到对应的拉曼频移，实现细胞检测的功能。

2.根据权利要求1所述的光纤光镊系统，其特征在于，所述的光纤是由涂覆层、外包层、环形纤芯以及内层二氧化硅层组成。

3.根据权利要求1所述的光纤光镊系统，其特征在于，所述鸟喙形光纤探针的弯曲锥的曲率半径表征的是所述鸟喙形光纤探针的弯曲锥尖较直锥中心的下落程度，所述光纤的曲率半径在200μm～400μm之间。

4.根据权利要求3所述的光纤光镊系统，其特征在于，所述鸟喙形光纤探针的制备方法包括以下步骤：

首先去除环纤芯光纤的涂覆层，然后用乙醇清洗以后得到裸光纤；接着将裸光纤放置在一个非均匀热区中，对其进行非仿射变形；非均匀变形的环形纤芯更容易在张应力面形成更大的倏逝场，形成鸟喙形特征光场，其倏逝场非对称分布于热区一侧。

5.根据权利要求1所述的光纤光镊系统，其特征在于，利用所述光纤光镊系统对细胞进行稳定捕获以及特性检测，包括以下步骤：

首先向上述光纤通入940nm激光，由于所述鸟喙形光纤探针的弯曲锥的存在，光会在光纤尖端不断折射会聚，增强光纤光镊侧面的倏逝场分布，形成差异化的梯度光场；在所述鸟喙形光纤探针的弯曲锥的侧面，细胞所受光阱力方向为梯度力与散射力的合力方向，若细胞所受梯度力大于其所受的散射力，二者的合力会始终指向光场的聚焦位置，从而使细胞稳定的束缚在光纤的侧表面，实现细胞的稳定捕获；接着向鸟喙形光纤光镊耦合拉曼泵浦激光，然后经检测器得到对应的拉曼频移，从而实现细胞特性检测的功能。

6.根据权利要求5所述的光纤光镊系统，其特征在于，环纤芯鸟喙形光纤探针采用模式变换耦合器将LP01高斯光斑变成LP21，再通过自由空间进行准直耦合，将940nm激光耦合进环形纤芯，环纤芯光纤将激光输送到鸟喙形光纤探针。