[发明专利]一种操控低折射率介质纳米粒子的装置和方法

摘要

本发明公开了一种操控低折射率介质纳米粒子的装置和方法，属于光学捕获和光学微操控技术领域。该装置由激光器、扩束镜组、偏振转换器、反射镜、分束器、空间光调制器、光阑、油浸物镜和位移台组成。该方法通过偏振转换器和空间光调制器生成空间位相复杂分布的径向偏振涡旋光场，在油浸透镜的聚焦下利用两列相向传输的光场干涉生成中空的球形焦斑，能够将处于焦场范围内的低折射率介质粒子稳定地三维捕获在焦场的中心。通过改变聚焦条件和空间光调制器的加载位相，能够实现多粒子操控和粒子运动轨迹的灵活调控。该方法克服了传统光镊技术中无法三维捕获低折射率介质粒子的难题，在一系列涉及光学操控的领域都有着重大的应用前景。

主权项

1.一种操控低折射率介质纳米粒子的装置，其特征在于：其包括激光器(1)、扩束镜组(2)、偏振转换器(3)、反射镜Ⅰ(4)、分束器(5)、空间光调制器Ⅰ(6)、光阑Ⅰ(7)、油浸物镜Ⅰ(8)、位移台(9)、油浸物镜Ⅱ(10)、光阑Ⅱ(11)、空间光调制器Ⅱ(12)和反射镜Ⅱ(13)，所述扩束镜组(2)、偏振转换器(3)、反射镜Ⅰ(4)、分束器(5)、空间光调制器Ⅰ(6)、光阑Ⅰ(7)、油浸物镜Ⅰ(8)、位移台(9)、油浸物镜Ⅱ(10)、光阑Ⅱ(11)、空间光调制器Ⅱ(12)和反射镜Ⅱ(13)均沿激光器所发出的平行的入射光所在的光路上分布；所述激光器(1)发出激光光束，该光束经过所述扩束镜组(2)后被准直扩束，所述扩束镜组(2)由两块焦距不同的透镜组成，能够将入射光扩束为束腰半径与所述油浸物镜Ⅰ(8)和油浸物镜Ⅱ(10)的入光孔径相同的平行光；继而该光束经过所述偏振转换器(3)，生成径向偏振的光场；所述反射镜Ⅰ(4)将所述偏振转换器(3)生成的径向偏振光场反射并垂直照射所述分束器(5)，所述分束器(5)为偏振非敏感型分束器，能够将一束光分为两束传播方向垂直的光束，并且不改变光场的偏振态分布；将所述分束器(5)生成的两束光场中传播方向与所述偏振转换器(3)产生的光场传播方向相反的光场照射所述空间光调制器Ⅰ(6)，所述空间光调制器Ⅰ(6)为反射型空间光调制器，所述油浸物镜Ⅰ(8)将空间光调制器Ⅰ(6)生成的径向偏振涡旋光场聚焦，同时通过所述光阑Ⅰ(7)调整透射光场的外径和内径；所述反射镜Ⅱ(13)将所述分束器(5)生成的两束光场中传播方向与所述偏振转换器(3)产生的光场传播方向垂直的光场反射至所述空间光调制器Ⅱ(12)，所述空间光调制器Ⅱ(12)为反射型空间光调制器，所述油浸物镜Ⅱ(10)将所述空间光调制器Ⅱ(12)生成的径向偏振涡旋光场聚焦，同时通过所述光阑Ⅱ(11)调整透射光场的外径和内径，所述位移台(9)上放置装有低折射率介质纳米粒子的样品室，通过调整所述位移台(9)的位置使样品室内的所述低折射率介质纳米粒子处于所述油浸物镜Ⅰ(8)和油浸物镜Ⅱ(10)的焦场范围内。