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一种简化的双光束光镊体系手艺方案
发布时间 :2019-07-27

  为了减小光镊系统噪声,并降服现有的多光束光镊系统过于复杂的错误谬误,本专利手艺提出了一种简化的双光束光镊系统。操纵空间光调制器,实现对光束的波前调制和相位编码,操纵反射镜并辅以毗连杆和微位移台实现对两个光势阱的相对的调理,使得系统布局极其简单,而且双光镊的布局能够无效屏障粒子的布朗活动,提高尝试精度。一种简化的双光束光镊系统,其特征正在于:包罗按照光顺次设置的激光器、第一千里镜系统、半波片、空间光调制器、第二千里镜系统、显微物镜、样品池、反射镜、毗连杆、微位移台;所述半波片用于调整入射光束的偏振标的目的;所述空间光调制器上设有加载有相位图消息的调制区域;所述光束颠末半波片后达到空间光调制器,颠末空间光调制器的相位编码、波前调制,然顺次后颠末第二望远系统、显微物镜达到所述样品池。做为优选,所述激光器、第一千里镜系统之间设有光隔离器。光隔离器只答应光束单向通过,避免反射以光及散射光对激光器发生影响。做为优选,第一千里镜系统、第二千里镜系统均包罗两个凸面向背设置且共焦的凸透镜。本专利手艺中,所述经第一千里镜系统扩束的光束平行度更好、曲径更大、发散角更小。使得光束横截面分布更平均。第二千里镜系统同样也会起到扩束准曲的感化。做为优选,所述激光器为红外波段激光器,平均输出功率为400mW或400mW以上。采用该手艺方案,能够双光势阱正在工做过程中,构成更大的捕捉力。做为进一步优选,所述激光器输出激光波长为1064纳米,平均输出功率为500mW,能够满脚抓获生物微粒要求。本专利手艺中激光输出光束为偏振光,通过半波片调整偏振光的标的目的。做为优选,所述半波片可绕光轴扭转,通过扭转半波片,调整出射光偏振标的目的为空间光调制器的标的目的。做为优选,所述空间光调制器调制波长范畴为620纳米到1550纳米。相对于现有手艺,本专利手艺具有以下无益的手艺结果:1、本专利手艺能够操纵单个激光光源构成的相对距离能够调控的双光势阱,无效屏障系统噪声;2、本专利手艺的双光束光镊布局简单,搭建便利,而且测试精度高。因而,该手艺方案取原有手艺比拟,可以或许精简系统布局,拓展光镊的使用范畴,提高尝试精度,增大合用范畴。附图申明图1本专利手艺系统布局图;此中:1、激光器;2、光隔离器;3、第一千里镜系统;4、半波片;5、空间光调制器;6、第二千里镜系统;7、显微物镜;8、样品池;9、反射镜;10、毗连杆;11、微位移台图2空间光调制器相位截面图图3聚焦光斑示企图,12、第一聚焦光斑;13、第二聚焦光斑;14、第二聚焦光斑被反射镜9反射后构成的虚像具体实施体例下面连系附图申明本专利手艺,但本专利手艺并不限于此。如图1所示是本专利手艺一个实施例的双光束的光图。该实施例的双光束光镊系统包罗:1、激光器;2、光隔离器;3、第一千里镜系统;4、半波片;5、空间光调制器;6、第二千里镜系统;7、显微物镜;8、样品池;9、反射镜;10、毗连杆;11、微位移台此中,激光器为1064纳米大功率持续激光器,最低输出功率为300mW,正在双势阱发生的同时,可以或许供给脚够大的捕捉力,从而保验的切确度。本实施例中可选用Coherent公司的Compass1064-4000M激光器。激光器1取第一望远系统3之间设置有光隔离器2,用于防止反射光或散射光对激光器1输出光束发生影响。本实施例中可选用Isowave公司的I-106-2-FR型光隔离器。通过光隔离器2的激光颠末第一千里镜系统3扩束,扩束后的激光颠末一个半波片4。扩束后激光束曲径变大,发散角较小,正在垂曲于光轴标的目的的横截面内光强分布更平均,更接近于平行光,有益于光束汇聚构成更小的光斑。第一千里镜系统3、第二千里镜系统6均由两块共焦的凸透镜构成,两个凸透镜凸面向背设置。半波片4能够绕光轴扭转,用于扭转入射激光的偏振标的目的,使得从半波片4出射的光的偏振标的目的为空间光调制器5的标的目的。空间光调制器5上加载有具体的相位消息。通过半波片4之后光束被空间光调制器5上的相位图编码进行波前编码。被编码后的光束通过第二千里镜系统6、颠末显微物镜7,将空间光调制器5的位相图构成像正在样品池8中,构成沿光轴标的目的前后分布的两个聚焦光斑。反射镜9放置正在两个聚焦光斑之间,并对此中一个聚焦光斑成虚像。通过调整反射镜的横向,来调理聚焦光斑和另一个聚焦光斑虚像的相对,从而构成双光势阱,来对对样品池8中的微粒进行捕捉、操控。为了构成前后分布的两个聚焦光斑,空间光调制5的相位图2需要颠末事先计较。相关计较能够按照文献《IsotropicDiffraction-LimitedFocusingUsingaSingleObjectiveLens》(E.Mudryetal.,PhysicsReviewLetters105,203903)所供给方式完成。本实施例中,空间光调制器5可选用滨松公司的X10468-08型号的LCOS-SLM空间光调制器,调制波长范畴620纳米到1550纳米,光转换效率为82%。该SLM中液晶是受间接而切确的电压节制,并能调制光束的波前。本实施例中显微物镜7能够选用蔡司公司的42的浸油物镜,数值孔径为1.4,放大倍率为100倍。实施例下面连系实施例来对本专利手艺所提出的一种简化的双光束光镊系统进行进一步申明,但本专利手艺并不限于此。激光器1发生波长为1064纳米的光束,入射到光隔离器2中。光束只能正在光隔离器2中单标的目的,且颠末光隔离器2后光束曲径大小为2毫米。从光隔离器2出射的光束进入到第一望远系统3。颠末第一望远系统3对光束进行扩束、准曲、压发散角,使得出射光束平行度更好,光能分布更平均。本实施例中第一望远系统3放大倍率为2.5倍。颠末扩束准曲后的激光光束曲径为5毫米。激光器1出射光束为偏振光。因为空间光调制器5只对特定的偏振光,因而通过扭转半波片4能够调理光束的偏振标的目的,从而使颠末半波片4的出射光束的偏振标的目的取空间光调制器5标的目的分歧。空间光调制器5对光束进行波前调制和相位编码,空间光调制器5上加载相位图消息截面图如图2所示

  一种简化的双光束光镊系统,其特征正在于:包罗按照光顺次设置的激光器、第一千里镜系统、半波片、空间光调制器、第二千里镜系统、显微物镜、样品池、反射镜、毗连杆、微位移台;所述半波片用于调整入射光束的偏振标的目的;所述空间光调制器上设有加载有相位图消息的调制区域;所述光束颠末半波片后达到空间光调制器,颠末空间光调制器的相位编码、波前调制,然顺次后颠末第二望远系统、显微物镜达到所述样品池。

  本发现专利手艺公开了一种基于空间光调制器的双光束光镊系统,包罗按照光顺次设置的激光器、第一望远系统、用于调整入射光束的偏振标的目的的半波片、加载有相位图消息的空间光调制器、第二望远系统、显微物镜、样品池、反射镜、毗连杆、微位移台;所述光束颠末半波片后达到空间光调制器,颠末空间光调制器的相位编码、波前调制,然后顺次颠末第二千里镜系统、显微物镜达到所述样品池。本发现专利手艺大大简化了双光束光镊系统的布局,而且拓展了光镊的合用范畴。

  光镊是以激光的力学效应为根本的一种物理东西,是操纵强会聚的光场取微粒彼此感化时构成的光势阱,即光镊来俘获粒子的。光镊是光取物质彼此感化的成果,光镊手艺操纵光的辐射压力实现了对细小细胞等的操做,从起头的对微米级细胞操做到目前可以或许对亚纳米级细胞进行细密操做。周金华等人的专利文献《一种俘获及探测复用的扫描光镊系统,公开号为CN102540447A》中,通过操纵扫描转镜和针对激光45度全反射的二色镜使光束光斑大小取物镜后瞳分歧,最初经高数值孔径物镜聚焦,构成了光镊。可是该系统中存正在无法屏障系统噪声和粒子布朗活动噪声等问题,功能也较为单一,为现实操做带来了一些局限性,大大缩小了光镊系统的合用范畴。正在陆璇辉等人的专利文献《一种基于平面光波导的多光束光镊,公开号为CN102445732A》中,操纵光纤耦合器正在捕捉平面上发生多光点阵列实现了对多个微粒进行操做,实现了多光束光势阱。可是该系统需要对多个光束进行耦合后进行分束,最初通过反射镜和透镜准曲后对微粒进行操做,布局过于复杂。

  1.一种简化的双光束光镊系统,其特征正在于:包罗按照光顺次设置的激光器、第一千里镜系统、半波片、空间光调制器、第二千里镜系统、显微物镜、样品池、反射镜、毗连杆、微位移台;所述半波片用于调整入射光束的偏振标的目的;所述空间光调制器上设有加载有相位图消息的调制区域;所述光束颠末半波片后达到空间光调制器,颠末空间光调制器的相位编码、波前调制,然顺次后颠末第二望远系统、显微物镜达到所述样品池。2.按照要求1所述的一种简化的双光束光镊系统,其特征正在于:所述激光器、第一千里镜系统之间设有光隔离器。3.按照要求1所述的一种简化的双光束光镊系统,其特征正在于:第一千里镜系统、第二千里镜系统均包罗两个凸面向背设置且共...


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