CN111899907B - 一种输运装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种输运装置。本发明通过偏振分束器将将脉冲偏振激光分成两束脉冲激光，一束脉冲激光经过扩束后在第一空间光调制器调制成第一光子轨道角动量螺旋激光，另一束脉冲激光在第二空间光调制器调制成第二光子轨道角动量螺旋激光，第一光子轨道角动量螺旋激光和第二光子轨道角动量螺旋激光在偏振合束器中合束形成光子轨道角动量螺旋偏振脉冲激光，光子轨道角动量螺旋偏振脉冲激光在重费米子装置的空腔中旋转推进微粒，以达到输运药物或微观粒子的目的，实现了非直接接触输运微粒。

Description

一种输运装置

技术领域

本发明涉及输运微观粒子领域，特别是涉及一种输运装置。

背景技术

光子是玻色子，玻色子具有传递作用力的功能，光子轨道角动量可以使微观粒子进行转动运动。然而，目前还没有光子轨道角动量转动微粒同时在纵向推进输运的设备。

现有技术中微小粒子输运装置主要由输入光纤和一段融嵌芯毛细管光纤组成，融嵌芯毛细管光纤经过局部加热后形成热扩散纤芯，而在纤芯中传输的传导光会在中空毛细管的内表面形成倏逝场。储存在中空毛细管中的微小粒子在倏逝场提供的辐射压力作用下沿着中空毛细管内表面向光波传输方向移动，实现微小粒子的输运功能。但是也没有提供一种可以实现用光子轨道角动量与重费米子腔输运微粒的装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种输运装置，利用光子轨道角动量与重费米子腔输运微粒，以实现非直接接触输运微粒。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种输运装置，所述输运装置包括：激光器、半波片、电光衰减调制器、偏振分束器、扩束装置、第一空间光调制器、第二空间光调制器、第一光分束器、第二光分束器、偏振合束器和重费米子装置；

沿着所述激光器发射的激光传输方向依次设置半波片、电光衰减调制器和偏振分束器，所述偏振分束器用于将所述电光衰减调制器输出的脉冲偏振激光分成第一束脉冲激光和第二束脉冲激光；

所述第一束脉冲激光经过所述扩束装置后入射到所述第一空间光调制器，所述第一空间光调制器用于将所述第一束脉冲激光调制成第一光子轨道角动量螺旋激光；所述第二束脉冲激光入射到所述第二空间光调制器，所述第二空间光调制器用于将所述第二束脉冲激光调制成第二光子轨道角动量螺旋激光；

所述第一光子轨道角动量螺旋激光经所述第一光分束器出射的第一光子轨道角动量螺旋偏振激光和所述第二光子轨道角动量螺旋激光经所述第二光分束器出射的第二光子轨道角动量螺旋偏振激光均入射到所述偏振合束器进行合束，形成光子轨道角动量螺旋偏振脉冲激光，所述光子轨道角动量螺旋偏振脉冲激光在所述重费米子装置的空腔中旋转推进微粒；

所述重费米子装置的腔壁上设置有多个空心笼分孔，所述微粒在旋转推进过程中从所述空心笼分孔渗出。

可选的，所述扩束装置包括：第一扩束器透镜和第二扩束器透镜；

所述偏振分束器输出的第一束脉冲激光依次经过所述第一扩束器透镜和所述第二扩束器透镜入射到所述第一空间光调制器。

可选的，所述输运装置还包括：偏振片；

所述偏振片位于所述半波片和所述电光衰减调制器之间。

可选的，所述输运装置还包括：光纤接口和光纤；

所述光纤接口设置于所述偏振合束器的出光处，所述光纤接口与所述光纤连接；所述偏振合束器通过所述光纤接口将所述光子轨道角动量螺旋偏振脉冲激光入射至所述光纤，所述光纤出射的光子轨道角动量螺旋偏振脉冲激光在所述重费米子装置的空腔中旋转推进微粒。

可选的，所述重费米子装置还包括：给药口；

所述给药口设置于所述空腔的入口处，所述微粒在所述光子轨道角动量螺旋偏振脉冲激光的作用下通过所述给药口进入所述空腔内部并在所述空腔内部旋转推进。

可选的，所述激光器为宽带半导体固体激光器、光纤激光器、气体激光器、准分子激光器、染料激光器或激光二极管。

可选的，所述第一空间光调制器和所述第二空间光调制器均为电光调制器、磁光调制器、声光调制器、力光调制器、热光调制器、光电转换调制器、电光转换调制器、串行与并行转换调制器、非相干与相干光转换调制器、波长转换调制器、放大调制器、运算调制器、对比度反转调制器、量化操作调制器、阈值操作调制器或螺旋相位板。

可选的，所述重费米子装置的腔壁材料为重费米子、航天用金属合金、医用聚合物材料或医用纤维。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供一种输运装置，通过偏振分束器将将脉冲偏振激光分成两束脉冲激光，一束脉冲激光经过扩束后在第一空间光调制器调制成第一光子轨道角动量螺旋激光，另一束脉冲激光在第二空间光调制器调制成第二光子轨道角动量螺旋激光，第一光子轨道角动量螺旋激光和第二光子轨道角动量螺旋激光在偏振合束器中合束形成光子轨道角动量螺旋偏振脉冲激光，光子轨道角动量螺旋偏振脉冲激光在重费米子装置的空腔中旋转推进微粒，以达到输运药物或微观粒子的目的，实现了非直接接触输运微粒。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种输运装置的结构示意图；

图2为本发明提供的重费米子装置的结构示意图；

符号说明：1-激光器，2-半波片，3-偏振片，4-电光衰减调制器，5-偏振分束器，6-第一扩束器透镜，7-第二扩束器透镜，8-第一空间光调制器，9-第一光分束器，10-偏振合束器，11-光纤接口，12-光纤，13-重费米子装置，1301-给药口，1302-腔壁，1303-空心笼分孔，14-第二光分束器，15-第二空间光调制器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种输运装置，利用光子轨道角动量与重费米子腔输运微粒，以实现非直接接触输运微粒。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明提供的一种输运装置的结构示意图。如图1所示，一种输运装置包括：激光器1、半波片2、电光衰减调制器4、偏振分束器5、扩束装置、第一空间光调制器8、第二空间光调制器15、第一光分束器9、第二光分束器14、偏振合束器10和重费米子装置13；

沿着激光器1发射的激光传输方向依次设置半波片2、电光衰减调制器4和偏振分束器5，偏振分束器5用于将电光衰减调制器4输出的脉冲偏振激光分成第一束脉冲激光和第二束脉冲激光；

第一束脉冲激光经过扩束装置后入射到第一空间光调制器8，第一空间光调制器8用于将第一束脉冲激光调制成第一光子轨道角动量螺旋激光；第二束脉冲激光入射到第二空间光调制器15，第二空间光调制器15用于将第二束脉冲激光调制成第二光子轨道角动量螺旋激光；

偏振合束器10位于第一光分束器9和第二光分束器14的出光交叉处，第一光子轨道角动量螺旋激光经第一光分束器9出射的第一光子轨道角动量螺旋偏振激光和第二光子轨道角动量螺旋激光经第二光分束器14出射的第二光子轨道角动量螺旋偏振激光均入射到偏振合束器10进行合束，形成光子轨道角动量螺旋偏振脉冲激光，光子轨道角动量螺旋偏振脉冲激光在重费米子装置13的空腔中旋转推进微粒；

重费米子装置13的腔壁1302上设置有多个空心笼分孔1303，微粒在旋转推进过程中从空心笼分孔1303渗出。其中，重费米子装置13位于药物需要空间，当药物微粒从空心笼分孔1303渗出后就能使药物放置于所需位置处。

优选地，微粒为分子级微粒。

空心笼分孔1303为圆柱形、长方形、球形或拓扑结构形。

扩束装置包括：第一扩束器透镜6和第二扩束器透镜7；偏振分束器5输出的第一束脉冲激光依次经过第一扩束器透镜6和第二扩束器透镜7入射到第一空间光调制器8。

输运装置还包括：偏振片3；偏振片3位于半波片2和电光衰减调制器4之间。

输运装置还包括：光纤接口11和光纤12；光纤接口11设置于偏振合束器10的出光处，光纤接口11与光纤12连接；偏振合束器10通过光纤接口11将光子轨道角动量螺旋偏振脉冲激光入射至光纤12，光纤12出射的光子轨道角动量螺旋偏振脉冲激光在重费米子装置13的空腔中旋转推进微粒。光纤12出光可灵活地投放螺旋偏振脉冲激光到重费米子装置13的空腔。优选地，光纤12出射的光子轨道角动量螺旋偏振脉冲激光的中心波长904nm，强度10nJ。

如图2所示，重费米子装置13还包括：给药口1301；给药口1301设置于空腔的入口处，微粒在光子轨道角动量螺旋偏振脉冲激光的作用下通过给药口1301进入空腔内部并在空腔内部旋转推进。给药口1301为中心空两端通透的结构。图2中的箭头方向为微粒的旋转推进方向。

重费米子装置13的空腔为平板形、圆柱形、长方形、球形、肠道形、蛇形、拓扑结构形。重费米子装置13的腔壁1302材料为重费米子、航天用金属合金、医用聚合物材料或医用纤维。

激光器1为宽带半导体固体激光器、光纤激光器、气体激光器、准分子激光器、染料激光器或激光二极管。

半波片2由单轴晶体、双轴晶体、镀金属膜玻璃、聚合物、液晶、云母、方解石或石英构成，形状可为方形、圆形、梯形长条、多边形长条或拓扑形。

偏振片3由单轴晶体、双轴晶体、镀金属膜玻璃、聚合物、液晶、云母、方解石或石英构成，形状可为方形、圆形、梯形长条、多边形长条或拓扑形。

电光衰减调制器4为相位控制器、分布耦合器、折射率分布控制器、电光光栅控制器、分支干涉调制器、行进波型光调制器或平衡型桥型光调制器。

偏振分束器5由单轴晶体、双轴晶体、镀金属膜玻璃、聚合物、液晶、云母、方解石或石英构成的元件、光栅、棱镜、波导或光纤，形状可为方形、圆形、梯形长条、多边形长条或拓扑形。

第一扩束器透镜6和第二扩束器透镜7为玻璃或有机材料，横截面形状为圆形、方形、梯形或多边形。

第一空间光调制器8和第二空间光调制器15均为电光调制器、磁光调制器、声光调制器、力光调制器、热光调制器、光电转换调制器、电光转换调制器、串行与并行转换调制器、非相干与相干光转换调制器、波长转换调制器、放大调制器、运算调制器、对比度反转调制器、量化操作调制器、阈值操作调制器或螺旋相位板。

第一光分束器9和第二光分束器14为棱镜、镀膜平面光学元件、波导元件或光栅。

偏振合束器10为拉曼光纤合束器、波分复用器或泵浦合束器。

光纤接口11为金属、工程塑料、卡式或旋扭式连接器。

光纤12为单模光纤、多模光纤、玻璃光纤、石英光纤或聚合物光纤。

本发明提供的输运装置的工作过程是：

激光器1射出激光入射到半波片2上，半波片2调制光束为偏振光且出射角度根据现场要求调整到所需位置，半波片2出射合适角度的光入射到偏振片3上，偏振片3将提高激光的偏振度再入射到电光衰减调制器4上，电光衰减调制器4将偏振光衰减到所需强度并且调制合适重复频率的脉冲出射，具有适度的脉冲激光从电光衰减调制器4传输到偏振分束器5，偏振分束器5将脉冲偏振激光分成两束光。

一束入射到第一扩束器透镜6和第二扩束器透镜7，第一扩束器透镜6和第二扩束器透镜7将脉冲激光扩束到重费米子装置13的空腔直径均匀大小的光斑，扩束后的激光脉冲入射到第一空间光调制器8，空间光调制器将偏振脉冲激光叉形光栅叠加调制成高光子轨道角动量的螺旋激光再入射到第一光分束器9，经第一光分束器9出射的偏振带有高光子轨道角动量的螺旋脉冲激光入射到偏振合束器10。

偏振分束器5出射的另一束光射入到第二空间光调制器15，第二空间光调制器15将偏振脉冲激光叉形光栅叠加调制成高光子轨道角动量的螺旋激光再入射到第二光分束器14，经第二光分束器14出射的偏振带有高光子轨道角动量的螺旋脉冲激光入射到偏振合束器10另一个侧面。

两束偏振带有高光子轨道角动量的螺旋脉冲激光在偏振合束器10中合束后出射到光纤接口11，光纤接口11接收到的带有高光子轨道角动量的螺旋脉冲激光射入到光纤12内，带有高光子轨道角动量的螺旋脉冲偏振激光从光纤12出射到重费米子装置13，重费米子装置13的腔壁1302是由重费米子材料做成，保证重费米子装置13的腔壁1302的材料分子和原子处于重费米子的稳定基态，带有高光子轨道角动量的螺旋脉冲偏振激光将对微观粒子或药物微粒有旋转推进的作用，运动的微粒或药物遇到空心笼分孔1303时，从空心笼分孔1303中渗出，重费米子装置13置于所需药物或微观粒子的空间位置处。

本发明利用带有高光子轨道角动量的螺旋脉冲偏振激光在重费米子装置的空腔中旋转推进药物微粒或微观粒子，以达到输运药物或微观粒子的目的。该装置具有结构紧凑，制作自由度大，环境要求宽，性能稳定，重复频率高，容易操作，能够用于环境条件苛刻的特点。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种输运装置，其特征在于，所述输运装置包括：激光器、半波片、电光衰减调制器、偏振分束器、扩束装置、第一空间光调制器、第二空间光调制器、第一光分束器、第二光分束器、偏振合束器和重费米子装置；

沿着所述激光器发射的激光传输方向依次设置半波片、电光衰减调制器和偏振分束器，所述偏振分束器用于将所述电光衰减调制器输出的脉冲偏振激光分成第一束脉冲激光和第二束脉冲激光；

所述第一束脉冲激光经过所述扩束装置后入射到所述第一空间光调制器，所述第一空间光调制器用于将所述第一束脉冲激光调制成第一光子轨道角动量螺旋激光；所述第二束脉冲激光入射到所述第二空间光调制器，所述第二空间光调制器用于将所述第二束脉冲激光调制成第二光子轨道角动量螺旋激光；

所述第一光子轨道角动量螺旋激光经所述第一光分束器出射的第一光子轨道角动量螺旋偏振激光和所述第二光子轨道角动量螺旋激光经所述第二光分束器出射的第二光子轨道角动量螺旋偏振激光均入射到所述偏振合束器进行合束，形成光子轨道角动量螺旋偏振脉冲激光，所述光子轨道角动量螺旋偏振脉冲激光在所述重费米子装置的空腔中旋转推进微粒；

所述重费米子装置包括：给药口；所述给药口设置于所述空腔的入口处，所述微粒在所述光子轨道角动量螺旋偏振脉冲激光的作用下通过所述给药口进入所述空腔内部并在所述空腔内部旋转推进；所述重费米子装置的腔壁上设置有多个空心笼分孔，所述微粒在旋转推进过程中从所述空心笼分孔渗出。

2.根据权利要求1所述的输运装置，其特征在于，所述扩束装置包括：第一扩束器透镜和第二扩束器透镜；

所述偏振分束器输出的第一束脉冲激光依次经过所述第一扩束器透镜和所述第二扩束器透镜入射到所述第一空间光调制器。

3.根据权利要求1所述的输运装置，其特征在于，所述输运装置还包括：偏振片；

所述偏振片位于所述半波片和所述电光衰减调制器之间。

4.根据权利要求1所述的输运装置，其特征在于，所述输运装置还包括：光纤接口和光纤；

所述光纤接口设置于所述偏振合束器的出光处，所述光纤接口与所述光纤连接；

所述偏振合束器通过所述光纤接口将所述光子轨道角动量螺旋偏振脉冲激光入射至所述光纤，所述光纤出射的光子轨道角动量螺旋偏振脉冲激光在所述重费米子装置的空腔中旋转推进微粒。

5.根据权利要求1所述的输运装置，其特征在于，所述激光器为宽带半导体固体激光器、光纤激光器、气体激光器或染料激光器。

6.根据权利要求1所述的输运装置，其特征在于，所述第一空间光调制器和所述第二空间光调制器均为电光调制器、磁光调制器、声光调制器、非相干与相干光转换调制器、波长转换调制器、放大调制器、量化操作调制器或螺旋相位板。

7.根据权利要求1所述的输运装置，其特征在于，所述重费米子装置的腔壁材料为重费米子材料、航天用金属合金或医用聚合物材料。

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