[发明专利]一种高速操作和检测活细胞的方法

权利要求书

1.一种高速操作和检测活细胞的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：获取单腔模式复用双光梳；在多模锁模激光器中，利用模间色散实现LP01和LP11两个空间模式的并行锁模，获得稳定的、高相干的双光梳；

步骤2：利用光子灯笼进行空间模式分离并获得携带轨道角动量的涡旋光束；将步骤1中LP01和LP11模式分离纯度达到95％以上，空间光调制器将其中一路光频梳转换为拓扑荷为+1、纯度超过99％的涡旋光束；

步骤3：操作微小粒子或活细胞；利用步骤2得到的涡旋光束经高数值孔径的显微物镜聚焦到三维平台上捕获直径在10-50μm范围的微小粒子或活细胞，再通过控制三维平台和改变激光参数来移动、旋转被捕获的微小粒子或活细胞；

步骤4：测量双光梳光谱；由双光梳光镊系统，将步骤3中涡旋光束携带颗粒的吸收谱特征信息，与另外一路未经过微小粒子或活细胞的基模高斯光束汇合，并用同一个光电探测器接收探测；探测器对双光梳的时域信号进行探测得到干涉图样，并对时域信号进行快速傅里叶变换，得到射频谱信息；按照射频与光频的对应关系，将射频频域的信号还原到光学频率上，得到微小粒子或活细胞的吸收谱信息。

2.根据权利要求1所述的高速操作和检测活细胞的方法，其特征在于，所述步骤1中多模锁模激光器为环形结构，由增益多模光纤、无源多模光纤和非线性偏振旋转锁模所需的波片以及偏振分束器组成；泵浦光由多模980nm连续激光器提供，通过耦合器耦合至激光腔内；增益多模光纤为双包层的掺铒光纤，利用空间光隔离器来确保激光的单向运转；双光梳的中心波长为1560nm，重频为50MHz，重频差为7kHz。

3.根据权利要求1所述的高速操作和检测活细胞的方法，其特征在于，所述步骤2中的光子灯笼是将多根单模光纤嵌入低折射率毛细管中进行熔融拉锥，在锥区尖端形成波导结构，在拉锥末端与少模光纤连接。

4.根据权利要求1所述的高速操作和检测活细胞的方法，其特征在于，所述步骤4测量双光梳光谱中单光谱的检测速度达到143μs，平均50ms后吸收谱信噪比达到30dB以上。