CN102745643A

CN102745643A - 激光光镊装置

Info

Publication number: CN102745643A
Application number: CN2011100983061A
Authority: CN
Inventors: 金石琦
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-04-19
Filing date: 2011-04-19
Publication date: 2012-10-24

Abstract

一种激光光镊装置，由光源系统、激光泵浦源系统、数据处理系统、探测系统、物台系统、光学系统。本发明装置的优点可实现介观尺度微型器件的制做，整个装置全部固化、结构简单、容易操作。

Description

激光光镊装置

技术领域：

本发明是一种激光光镊装置。主要用光捕获的手段来控制介质颗粒的运动，按照可控制方式进行微观和介观领域加工的系统装置。

背景技术：

已有技术中彭飞等人在“利用光镊系统制作微型器件”文中论述了利用聚焦光的热能搬运介质颗粒的机理，但在微观和介观领域的加工中没有激光光镊实用的装置。

发明内容：

本发明的目的是提供一种具有实现控制手段的激光光镊，主要原因是光压，所谓光压就是光子与微粒发生动量转移或交换时而产生的，即光照射到物体时，光子的动量传递给物体时产生的压强。

式中

是光子波矢，

是普朗克量子数h除以2π。原子所受的辐射压力是在原子与光场相互作用、原子发生共振或近共振量子跃迁时出现。激光对于微粒的控制研究，包括介质微粒的光捕获、光悬浮和光操纵，它们不涉及构成介质材料的原子或分子的内部能态的变化，而是在宏观微粒作为一个整体对于入射光波的经典散射过程中出现。所处理的微粒直径在数十纳米至数十微米，对于可见光而言，相当于由瑞利散射(粒子直径远小于光波长)到米氏散射(粒子直径接近于或大于光波波长)的整个范围。

光镊捕获的粒子在几十纳米到几十微米，在这个尺度上，它提供了一种对宏观现象的微观机理的研究手段，特别是为研究对象从生物细胞到大分子的纳米生物学，提供了活体研究条件，比如激光光镊易于操纵细胞，可有效分离各种细胞器，并在基本不影响环境的情况下对捕获物进行无损活体操作。通过捕获和分离细胞，可了解细胞的诸多特性，如细胞间的粘附力、细胞膜弹性、细胞的应变能力及细胞的生理过程等，从而研究细胞的真实生理过程。微粒一旦被光镊捕获，光束移动，微粒就会跟着移动。当光束移动速度在微粒的力学响应范围之内时，微粒也会随光束移动，移动速度一般在每秒数十微米以下。光镊作为操纵微小物体的有力工具，通常用来捕获微小物体并控制其运动。利用光镊激光焦点处高度集中的热能量以及光镊的搬运作用，可以精确控制溶液中析出晶体的形状及控制沉淀反应中沉淀颗粒的排列方式，以此可作为制作微型器件的一种手段。提供了精细制作微型器件的一种新装置。该装置应具有加工空间尺度小的特点。

本发明的技术解决方案如下：

一种激光光镊装置，其特点是该装置依光传播方向为序依次包括：激光泵浦源系统、数据处理系统、探测系统、物台系统、光学系统。

上述的激光泵浦源系统是激光二极管、或固体激光器、或气体激光器、或液体激光器、或光纤激光器、或其它光源等。

上述的数据收集处理器是计算机、或信息处理终端、或控制芯片内存信息处理器、或实时信息处理器、或密码处理器等。

上述的探测系统是法拉第筒、或多通道光电耦合板、或微通道雪崩光电二极管、或前照式雪崩二极管、或光电二极管阵列、或新型硅PN结光电二极管、光信号探针及CCD，光信号探针及二极管列阵探测器，或光信号探针及光电二极管，或光信号探针及光电倍增管，或光信号探针及多通道板，或光信号探针及示波器，或光信号探针及计算机，或光信号探针及使用装置等。

上述的物台系统是金属材料和芯片控制电路及转动和移动式微型电机、或硬质塑料和旋转控制电路器、或精密移动集成电路控制器和电机等。

上述的光学系统是光源和透镜组成的，或非球面透镜等。

本发明的激光光镊装置的优点：

1、使用本发明的激光光镊装置可实现介观尺度微型器件的制做。

2、探针与样品非接触，保证样品不被破坏。

3、装置的光学系统元件容易实现，适用的种类较多。

4、可用于激光光镊装置加工的种类多。

5、整个装置全部固化，结构简单，容易操作。

附图说明：

图1是本发明激光光镊装置最佳实施例结构示意图。

图中：

1、激光泵浦源系统

2、数据处理系统

3、探测系统

4、物台系统

5、光学系统

具体实施方式

先请参阅图1，图1是本发明激光光镊装置最佳实施例结构示意图，由图可见，本发明激光光镊装置，包括，最核心的元件为激光泵浦源系统1，被加工元件放在物台系统4之上，物台系统4与数据处理系统2相连，探测系统3在物台系统斜上方并与数据处理系统2相连，光学系统5置于物台系统4侧。

所说的激光泵浦源系统1是激光二极管、或固体激光器、或气体激光器、或液体激光器、或光纤激光器、或其它光源等。

所说的数据收集处理器2是计算机、或信息处理终端、或控制芯片内存信息处理器、或实时信息处理器、或密码处理器等。

所说的探测系统3是法拉第筒、或多通道光电耦合板、或微通道雪崩光电二极管、或前照式雪崩二极管、或光电二极管阵列、或新型硅PN结光电二极管、光信号探针及CCD，光信号探针及二极管列阵探测器，或光信号探针及光电二极管，或光信号探针及光电倍增管，或光信号探针及多通道板，或光信号探针及示波器，或光信号探针及计算机，或光信号探针及使用装置等。

所说的物台系统4是金属材料和芯片控制电路及转动和移动式微型电机、或硬质塑料和旋转控制电路器、或精密移动集成电路控制器和电机等。

所说的光学系统5是光源和透镜组成的，或非球面透镜等。

本发明激光光镊装置的工作过程是：

当激光泵浦源系统(1)发射出光后直接照到物台(4)之上，被加工样品置于物台系统(4)之上，物台系统(4)与数据处理系统(2)相连，数据处理系统(2)与探测系统(3)相连，由探测系统(3)探测到的信息输入处理系统(2)，由数据处理系统(2)反馈信息控制物台系统(4)按设计进行图样移动。光学系统(5)中光束照到物台系统(4)上辅助图样探测。

在图1所示的装置中，激光光源1用固体激光器作光源，同时输出的光波长在532nm，输出功率0.1W。探测系统用光电极管，样品用晶体，在晶体上方推动微粒距离为10nm。

Claims

1.一种激光光镊装置，其特征在于该装置包括激光泵浦源系统(1)、数据处理系统(2)、探测系统(3)、物台系统(4)、光学系统(5)。其位置关系是：激光泵浦源系统1、数据处理系统2、探测系统3、物台系统4、光学系统5，其位置关系是：激光泵浦源系统(1)发射出光后被加工样品置于物台系统(4)之上，物台系统(4)与数据处理系统(2)相连，数据处理系统(2)与探测系统(3)相连，由探测系统(3)探测到的信息输入处理系统(2)，由数据处理系统(2)反馈信息控制物台系统(4)按设计进行图样移动。光学系统(5)中光束照到物台系统(4)上辅助图样探测。

2.根据权利要求1述的激光光镊装置，其特征在于所述的激光泵浦源系统1激光二极管、或固体激光器、或气体激光器、或液体激光器、或光纤激光器、或其它光源等。

3.根据权利要求1述的激光光镊装置，其特征在于所述的探测系统3是法拉第筒、或多通道光电耦合板、或微通道雪崩光电二极管、或前照式雪崩二极管、或光电二极管阵列、或新型硅PN结光电二极管、光信号探针及CCD，光信号探针及二极管列阵探测器，或光信号探针及光电二极管，或光信号探针及光电倍增管，或光信号探针及多通道板，或光信号探针及示波器，或光信号探针及计算机，或光信号探针及使用装置等。

4.根据权利要求1述的激光光镊装置，其特征在于所述物台系统4是金属材料和芯片控制电路及转动和移动式微型电机、或硬质塑料和旋转控制电路器、或精密移动集成电路控制器和电机等。

5.根据权利要求1述的激光光镊装置，其特征在于所述的光学系统5是光源和透镜组成的，或非球面透镜等。

6.根据权利要求1或2或3或4或5述的激光光镊装置，其特征在于所述数据收集处理器2是计算机、或信息处理终端、或控制芯片内存信息处理器、或实时信息处理器、或密码处理器等。