CN117766190A - 基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊 - Google Patents
基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供的是一种基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊，其特征是：激光器1通过3dB光纤耦合器2的分束后再通过光衰减器3分别控制输入光纤4的入射光实现对介质微粒14运动状态和捕获位置的调控；它由毛细管光纤8及其两端焊接的输入光纤4的以及由毛细管光纤侧抛形成的双锥形自由曲面9组成；所述的双锥形自由曲面9作为光反射器使毛细管光纤8两端连接的输入光纤4传导的模场5发生全反射形成多级发散光束12，再经过在与外部媒介界面处再次发生的全反射增强汇聚程度，最终在双锥形自由曲面9表面附近形成足以捕获介质微粒14的连续势阱，从而实现多点捕获。
Description
(一)技术领域
本发明涉及的是一种基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊；主要用于有机和无机介质微粒等微小粒子运动状态的动态调控，包括但不限于捕获、拉伸、震荡和旋转等等，属于纤维集成光学技术领域。
(二)背景技术
光镊技术经过多年的发展已经在微纳领域研究中成为一项成熟的光学微操纵技术，随着人们对光镊技术研究的深入，不同的光学操纵对象对光镊的光学操纵性能提出了更高的要求；为了在微纳尺度范畴下满足各式各样的光学微操纵功能需求，纤维可集成光镊引起了研究人员的注意，并提出了多种的成功案例；例如将多根预加工端面后的光纤封装在石英毛细管中制成的基于光纤的全反射棱镜器件被用于实现非接触式的三维捕获(Nature Photonics,2007,1(12),723-727)；通过调节阶跃折射率光纤和单模光纤排列在石英毛细管玻璃管中形成的空气微腔长度来扩增光学微操纵范围(Optics Express 2015,23(3),3762-3769)；上述案例着眼于光纤结构型的集成从而改善了光纤光镊的功能表现，但是并没有提高光纤光镊器件同其他技术的集成性，在光镊集成性上仍有巨大进步空间；为此，有研究者提出利用光纤光镊和微流控技术相结合实现对微粒分选和输运的案例(Optics Communications 2018,427,563-566)；也有研究者将片上集成光学同光镊技术相结合，制作了“片上光镊”将光镊移植于硅质的基地之中，实现了对介质微粒的片上捕获(Optica,2021,8(3):409-414)；尽管上述案例实现了不同技术的集合但是仍存在一些不足，例如由前者的捕获和输运需要通过两种技术相互配合完成导致此器件的功能流畅性并不理想，后者的硅基芯片加工难度较大、造价较高等问题；目前来看，利用不同领域的优秀技术实现高度集成性的光镊仍是一个巨大的挑战。
微流控技术作为一种可以精确控制和操控微尺度流体，尤其特指亚微米结构的技术，又称其为芯片实验室(Lab-on-a-Chip)或微流控芯片技术；是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程；由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域；由于微米级的结构，流体在微流控芯片中显示和产生了与宏观尺度不同的特殊性能，因此发展出独特的分析产生的性能；同时还有着体积轻巧、使用样品及试剂量少、能耗低，且反应速度快、可大量平行处理及可即用即弃等优点；近年来随着微流控技术的不断发展，科学家们提出将光学操纵技术同微流控技术相互结合的新兴技术即光流体学，光流体学是一种应用微流控及光学的技术，其利用光来控制流体的流动，特别是在微米级；这种技术的一个显著应用是所谓的芯片实验室设备:用于分析和分选颗粒和细胞的微型系统；光流体学的应用包括微尺度光学操纵、生物感测、芯片实验室等。
由于传统型的光镊缺陷显著，如结构复杂、成本高、体积大、集成难度大等不足，光纤光镊逐渐引起了研究人员的注意；光纤光镊凭借制作简单、操纵灵巧，采用高强度的激光光源可获得更大的光梯度力或光阱力等独特点，受到了国内国外的研究学者高度关注，并不断发展、探索和创新；自Constable.A等人在1993年用两根单模光纤对微小粒子(聚苯乙烯球、活性酵母)进行光捕获(Optics Letters,1993,18(21):1867-1869)后，研究者们为了克服多光纤固有缺点，提高操作灵活性，提出了利用单根光纤光镊操纵介质微粒的案例；R.S.Taylor等人在2003年制备具有特殊结构光纤进行粒子捕获，首次制作了单个光纤的光镊；中空金属化的光纤光镊具有环形光分布，通过静电引力的作用实现玻璃微粒的俘获(Optics Express,2003(21),11:2775-2782.)。
想要利用单根光纤光镊实现对介质微粒实现捕获、旋转、震荡等光学操纵，通常来说其光纤纤端需要经过特殊的加工，具体的加工方法有熔融拉锥法和特制研磨机研磨法以及其他多种方法(Journal of Lightwave Technology 2015,33(16),3394-3405)；不同加工方法的共同目的是能够构建合适的光纤锥形端以实现大梯度光学捕获场的构建。
为了提高光镊技术的可集成性，本发明着眼于纤维可集成光镊，设计了结构独特、可集成的单光纤光镊器件；利用毛细管光纤空气孔在电弧放电时会塌缩的特性，再依靠大气压和电弧放电共同作用制作出内部含有双锥形自由曲面的毛细管光纤；接着，通过独立激光器控制输入光的偏芯光纤同毛细管光纤两侧焊接，最后经过光纤侧抛技术将毛细管光纤部分加工为D型结构，将折射率高于毛细管光纤包层的固化胶水注满空气孔内制成基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊；由毛细管两侧焊接的输入光纤所传导的传输模场在双锥形自由曲面内部发散并扩束形成多级发散光束，当多级发散光束传播至双锥形自由曲面同包层的分界面时，在满足全内反射条件的前提下将发生第一次全反射进而形成汇聚光束；汇聚光束在经过双锥形自由曲面同外部媒介的分界面时，在满足全内反射条件的前提下将发生第二次全反射进而加强其汇聚程度并形成一系列的光势阱；得益于侧抛后形成D型光纤结构，经过两次全反射后形成的一系列连续光势阱能够处于外部媒介中，进而通过激光器分别控制两侧输入光纤的入射光实现对介质微粒捕获位置、运动状态的动态调控；本发明提出的基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊不仅提高了单光纤光镊器件的功能集成性，还拓展了其在多势阱光捕获、微粒光拉伸、微粒光震荡、微纳集成等领域的应用潜力。
得益于光纤本身的结构特性，本发明提出的基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊可作为片上集成光学系统的一部分；一方面，聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等常用的高透光性材料制成的微流芯片能够为本器件提供稳定、可靠的实验环境；另一方面，利用微流控技术配合嵌入本器件的微流芯片能够以低成本、可替换、易制造等优点迅速开展诸如粒子分选、单细胞分析、介质微粒特性研究等工作。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊及其制备方法。
本发明的目的是这样实现的：
如图1所示基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊是由它由毛细管光纤8及其两端焊接的输入光纤4的以及由毛细管光纤侧抛形成的双锥形自由曲面9组成；毛细管光纤8左右两侧连接的输入光纤4的输入光由激光器1控制；双锥形自由曲面9内部填充由双折射物质或者非双折射物质进行填充并固定；激光器1通过3dB光纤耦合器2的分束后再通过光衰减器3为毛细管光纤8左右两侧连接的输入光纤4通入输入光，输入光在输入光纤4内形成的导模5经过在双锥形自由曲面9内部介质中形成多级发散光束12；多级发散光束12在双锥形自由曲面9内胶封后的双折射物质或者固化后固化胶形成的折射率高于D型管状包层10的介质中发散并扩束，当多级发散光束12传播至双锥形自由曲面9同D型管状包层10的分界面时，在多级发散光束12与双锥形自由曲面9形成的夹角满足全内反射条件的前提下将发生第一次全反射进而形成汇聚光束；汇聚光束在经过双锥形自由曲面9同外部媒介的分界面时，在汇聚光束与外部媒介分界面形成的夹角满足全内反射条件的前提下将发生第二次全反射进而加强其汇聚程度，最终在外部媒介中的双锥形自由曲面9中央正上方附近形成一系列连续能够操控介质微粒的光势阱；激光器1通过3dB光纤耦合器2的分束后再通过光衰减器3分别对毛细管光纤8左右两侧输入光纤4进行光波长和光功率的动态调节，实现对多级发散光束12发散程度以及捕获势阱汇聚程度、位置的调控，实现对多个介质微粒14捕获位置和运动状态的动态调控，从而实现光捕获、振动、拉伸等光学操控功能；特别的，得益于光纤本身的结构特性，本发明提出的基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊可作为片上集成光学系统的一部分；一方面，聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等常用的高透光性材料制成的微流芯片能够为本器件提供稳定、可靠的实验环境；另一方面，将本文提出的基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊嵌入微流芯片并配合微流控技术能够实现光流控从而能够以低成本、可替换、易制造等优点迅速开展诸如粒子分选、单细胞分析、介质微粒特性研究等工作。
本发明的基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊的制作方法为：
所述的基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊制备步骤如下：本发明中使用的毛细管光纤如图3(a)所示，首先对毛细管光纤进行预处理；如图3(b)制作毛细管光纤内部双锥形自由曲面，将毛细管光纤放入熔接机中，复位熔接机使熔接机左右两侧的电机重新调整位置并稳定，选择“手动熔接”模式，调整毛细管光纤位置使毛细管光纤的中间位置处于电极放电位置中央，按下放电按键，在大气压和电弧放电的共同作用下，处于电极放电位置中央附近的空气孔将会逐渐塌缩放电完成即可制成内部含有双锥形自由曲面形的毛细管光纤；需要注意的是，通过合理调整放电次数、放电强度、放电时间将能够控制双锥形自由曲面的特征例如长度、弧度、双锥间距；再经过图3(c)和(d)所示步骤将毛细管光纤左右两侧连接的输入光纤与其熔接在一起，首先如图3(c)所示利用光纤定长度切割仪器将带有双锥形自由曲面的毛细管光纤其中一侧过长的部分切除并将其放入光纤熔接机的光纤夹具中待融，接着如图3(d)将光纤端面切割平整的输入光纤也放入光纤熔接机中，调整手动模式，将输入光纤与另一侧光纤夹具中固定好的待融光纤熔接在一起；同样的，毛细管光纤另一侧的输入光纤按照相同的步骤与其熔接在一起，最终完成毛细管光纤左右两侧输入光纤的熔接；如图3(e)所示，将上述图3(a)-(d)步骤制作出的单芯-毛细管光纤-单芯光纤级联样品固定在光纤侧抛装置上，利用贴有砂轮纸的砂轮将光纤样品中毛细管光纤的部分抛磨程D型状由于砂轮在抛磨光纤过程中与光纤接触面为弧线的原因可能会造成毛细管光纤与其左右两侧输入光纤连接处被打磨掉一部分形成圆弧状；制作形成如同3(f)的未填装折射物质的样品；最后如图3(h)使用胶头滴管将液晶或者磁流体等双折射物质或者高折射率透明材料滴入毛细管光纤的空气孔中；然后利用胶封或者固化装置将毛细管内部的填充物质固定完成基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊的制作；使用值得注意的是，通过选择不同粗细的砂轮纸，控制打磨速度、调整打磨区间制作满足预期的基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊。
如图2所示多级发散光束在不同介质分界面处形成的夹角θ1和第一次汇聚后的光束与外部媒介分界面处形成的夹角θ3满足以下关系：
θ1≥arcsin(n1/n2) (1)
θ2≥arcsin(n2/nm) (2)
其中nm为外部媒介折射率，n1为毛细管光纤包层折射率，n2为毛细管光纤空气空内所填充物质折射率；当上述条件成立时，多级发散光束在双锥形自由曲面与管状包层分界面处发生第一次全内反射后形成汇聚光束，接着汇聚光束在双锥形自由曲面与外部媒介分界面处发生第二次全反射加强汇聚效果，在外部媒介中的锥形自由双曲面中央上方附近形成一系列可以能够捕获介质微粒的光势阱；此外，若双锥形自由双曲面内部填充的为高折射率透明材料，则高折射率透明材料可与增镀金属反射膜的方式共存甚至被替代，此时光束在不同介质分界面处发生的全反射将不受到反射角度的限制，从而更有效的对多级发散光束进行强汇聚。
如图5所示是对所述的基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊的可行性进行分析，理论分析结果如图5(a)-(b)所示；图5(a)所示基于双锥形自由双曲面的纤维可集成光镊器件，在三维仿真模型下并对毛细管光纤左右两侧的输入光纤通入相同模式分布的光场，观察并记录了xoz平面光场分布的仿真结果；从图5(a)中我们可以看出，一系列的连续光势阱出现在外部媒介中的双锥形自由曲面正中央上方附近，此处的光势阱能够对多个介质微粒进行捕获位置、运动姿态的动态调控；此外，图5(a)中的轮廓线从左到右分别标注了左侧输入光纤、侧抛为D型的毛细管光纤、右侧输入光纤的轮廓的xoz面观察图；图5(b)所示为图5(a)光场分布结果的横向光强一维分布图，在双锥形自由双曲面正中央z＝85μm处的横向位置，可以看到在外部媒介中0-10μm部分出现了多个极大值光强。
本发明的基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊还可以包括：
1、根据权利要求1所述的基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊，其特征是：所述的左右两侧输入光纤4的纤芯位置为位于中央或者偏离中央位置的一种，本发明中，附图以偏芯光纤为例。
2、根据权利要求1所述的基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊，其特征是：所述的左右两侧输入光纤4的纤芯形状是圆形、环形、三角形、椭圆形、矩形或其他多边形形状中的一种。
3、根据权利要求1所述的基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊，其特征是：所述的左右两侧输入光纤4为单模光纤、阶跃折射率分布多模光纤或者渐变折射率分布的多模光纤中的一种。
4、所述的双锥形自由曲面内部可通过填充固化胶水并固化的方式实现对多级发散光束进行全内反射，也可以使用增镀一层金属反射膜的方法来实现对多级发散光束全内反射的效果。
5、根据权利要求1所述的基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊，在空腔内部可填充液晶或者磁流体、硝基苯等双折射材料，也可填充高折射率透明材料，从而实现单焦点和多焦点之间的转换。
6、根据权利要求1所述的基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊，制作的方法可以采用毛细管光纤打孔注入填充物质的方法，或者是先侧抛再注入填充物质后胶封的方法，本发明中，附图以侧抛胶封的方法为例。
本发明的优点主要体现在可集成阵列式的控制光镊，可以通过控制光开关的闭合来控制基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊是否工作，进而来影响微粒的运动状态，可以集成的优点使本发明更加稳固可靠。
(四)附图说明
图1是基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊的结构图。
图2是基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊的细节示意图；由偏芯光纤4、填充区域12和外界控制15组成。
图3(a)-3(h)是光纤熔接机熔接各段光纤的示意图；图中所示包括毛细管光纤8、熔接单元17、切割刀18、可移动的夹持装置19、偏芯光纤20、光纤侧抛装置21、胶头滴管22组成，包括双锥形自由曲面形的毛细管光纤加工、光纤切割、光纤熔接、砂轮打磨、填充物质并固定五个步骤。
图4(a)-4(i)是针对不同孔径的毛细管光纤的制备过程；图4(b)和图4(c)中的毛细管光纤8对应于不同孔径的毛细管光纤，将不同孔径毛细管光纤所制备的器件，焊接后，后续制备流程，同图3。
图5(a)是基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊的可行性分析结果图；图5(b)所示为图5(a)光场分布结果的横向光强一维分布图，在双锥形自由双曲面正中央z＝85μm处的横向位置，可以看到在外部媒介中0-10μm部分出现了多个极大值光强。
图6(a)为阶跃折射率多模光纤,图6(b)为渐变折射率多模光纤的结构示意图。
图7(a)中给出了纤芯形状为三角形时的结构示意图；图7(b)中给出了纤芯形状为正方形时的结构示意图；图7(c)中给出了纤芯形状为环形时的结构示意图；图7(d)中给出了纤芯形状为多边形时的结构示意图；图7(e)中给出了纤芯形状为圆形时的结构示意图；图7(f)中给出了纤芯形状为椭圆形时的结构示意图。
图8(a)中给出了纤芯阵列分布为双芯分布的双芯光纤示意图；图8(b)给出了纤芯阵列分布为熊猫型的熊猫光纤示意图；图8(c)中给出了纤芯阵列分布为三角形的三芯光纤结构示意图；图8(d)中给出了纤芯阵列分布为直线的三芯光纤结构示意图；图8(e)为矩形的四芯光纤结构示意图；图8(f)中给出了纤芯阵列分布矩形以及中央芯的五芯光纤结构示意图；图8(g)中给出了纤芯阵列分布为六边形的六芯光纤结构示意图；图8(h)中给出了纤芯阵列分布为环形形以及中央芯的同轴双波导光纤结构示意图；图8(i)中给出了纤芯阵列分布为六边形以及中央芯的七芯光纤结构示意图；图8(j)中给出了纤芯阵列分布为环形的环形芯光纤结构示意图。
图9为特殊光纤错位焊接示意图；应用到了错位焊接的方法，从而实现特殊光纤为结构提供光源。
图10(a)展示了基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊的可操纵微流芯片。
图10(b)、图10(c)为两种阵列排布，分别为条状排列和伞状分布，此两种排布方式均为基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊的排布，且可实现输运、捕获、旋转、振荡、拉伸在内的一系列光学微操纵功能。
(五)具体实施方式
下面结合具体的实施例来进一步阐述本发明。
步骤1、基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊制备：按照实施方式的光纤制备方法制作基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊；器件的光纤选用偏芯光纤，由于偏芯光纤可以实现纤芯的偏移，以便可以实现通过形成的导模5经过在双锥形自由曲面内部双折射物质介质中的发散和扩束形成多级发散光束12；为了充分调制光纤中的传导模场需要更大的空气缺陷微腔(见图3)。
步骤2、集成波导基底制备及组装：将多根器件嵌入提前刻出凹槽的PDMS或者PMMA基底中以保持本器件的稳定；聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等常用的高透光性材料制成的微流芯片能够为本器件提供稳定、可靠的实验环境；然后将集成波导基底连接上激光器23、光开关24，便可以单独控制每一根基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊，另外25的集成波导基底可以替换为图8c的伞状集成波导基底；26为条状集成波导基底俯视图，27为条状集成波导基底前视图，28为伞状集成波导基底俯视图，29为伞状集成波导基底前视图；图10(a)展示了基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊的可操纵微流芯片；图10(b)的条状集成波导基底以及图10(c)的伞状集成波导基底此两种排布方式均可实现输运、捕获、旋转、振荡、拉伸在内的一系列光学微操纵功能；
步骤3、功能实现：基于摘要附图可见基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊是由左右两侧分别连接有输入光纤4的毛细管光纤8以及双锥形自由曲面9构成；激光器1通过3dB光纤耦合器2的分束再通过光衰减器3分别为左右两侧输入光纤4注入激光形成传导模场5；双锥形自由曲面9内部填充由液晶填充后并胶封；液晶作为双折射材料，可以实现光束在经过双锥形自由曲面9内部发散和扩束形成多级发散光束12；同时电压板15置于基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊的两侧，可以通过控制电压的有无来改变多级发散光束12的汇聚的位置，若以双锥形自由曲面中心为原点，则可以使汇聚点实现在垂直与中心的轴面(xoy面)上进行旋转，或者可以在光纤轴向面(yoz面)进行旋转，从而来改变粒子的捕捉效果；或者可以通过图4的制备过程，制备出可以使汇聚点实现如图1所示的光纤轴向面(yoz面)上发生移动；当基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊在电压板之间进行水平旋转的时候由于电压方向的改变，所以液晶的排列发生改变，可以使光势阱的位置在侧抛区域垂直光纤方向上进行偏移旋转；当多级发散光束12传播至双锥形自由曲面9同包层10的分界面时，在多级发散光束12与双锥形自由曲面9形成的夹角θ1满足全内反射条件的前提下将发生一次全反射进而形成汇聚光束；汇聚光束在经过双锥形自由曲面9同外部媒介的分界面时，在汇聚光束与外部媒介分界面形成的夹角θ2满足全内反射条件的前提下将发生再次全反射进而加强其汇聚程度，最终在外部媒介中的双锥形自由曲面9中央正上方附近形成一系列连续能够操控介质微粒的光势阱；当利用可调激光器周期性控制输入光的波长时，汇聚点的轴向位置将会随之周期性的变化，即可实现对微纳粒子14捕获位置和运动状态的动态调控；进一步的按照此具体实施案例中将多根基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊同时嵌入利用PMMA或PDMS构成的基底芯片25中，再利用激光器23配合光开关24分别单独控制每一根基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊，从而能够实现大范围下对介质微粒运动状态的动态调控，例如包括输运、捕获、旋转、振荡、拉伸在内的一系列光学微操纵功能。
Claims (9)
1.根据权利要求1所述的基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊，其特征是：所述的基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊由激光器1通过3dB光纤耦合器2分束后注入两侧带有包层6和纤芯7的输入光纤4中，形成传导模场5。传导模场5在双锥形自由曲面9内部扩散并形成多级发散光束12。多级发散光束12会在D型管状包层11分界面发生多次全反射，同时在双锥形自由曲面9与D型管状包层11分界面发生折射，从而形成多个汇聚点，构成连续光势阱，可捕获介质微粒14。外界控制15可以利用填充物质对光的传输特性控制填充物质的双折射，改变光的传输路径，从而控制汇聚点的位置。此外，通过激光器1动态调节输入光纤4的光波长和光功率，填充物质可以实现对多级发散光束12进行折射，构成捕获势阱，调节捕获势阱汇聚程度和位置。这种基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊是一种新型的微尺度可集成光操纵工具，可应用于微粒旋转、微粒光震荡、微粒特性探测和微纳集成等领域。
2.根据权利要求1所述的基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊，其特征是：所述的基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊制备步骤如下：(1)通过光纤熔接形成内部含有双锥形自由曲面形的毛细管光纤；通过调整放电次数、放电强度、放电时间将能够控制双锥形自由曲面的特征例如长度、弧度、双锥间距；或者可以通过采用不同尺寸的毛细管光纤来实现对双锥形自由曲面特征的控制；(2)将上述步骤制作出的光纤样品固定在光纤侧抛装置上，利用砂轮将光纤样品中毛细管光纤的部分抛磨成D型状，由于砂轮在抛磨光纤过程中与光纤接触面为弧线的原因可能会造成毛细管光纤与其左右两侧输入光纤连接处被打磨掉一部分形成圆弧状；(3)对被打磨毛细管的中空部分进行加工；填充双折射物质或者单折射物质，并胶封，制作出满足预期的基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊。
3.根据权利要求1所述的基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊，其特征是：所述的左右两侧输入光纤4的纤芯位置时中央芯或者偏芯位置的一种。
4.根据权利要求1所述的基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊，其特征是：所述的左右两侧输入光纤4的纤芯形状是圆形、环形、三角形、椭圆形、矩形或其他多边形形状中的一种。
5.根据权利要求1所述的基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊，其特征是：所述的左右两侧输入光纤4的模式可以为单模光纤、阶跃折射率分布多模光纤或者渐变折射率分布的多模光纤模式中的一种。
6.根据权利要求1所述的基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊，其特征是：所述的在双锥形自由曲面内可以填充双折射物质也可以通过填充高折射率透明材料。
7.根据权利要求1所述的基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊，其特征是双锥形自由曲面9在放电压强及加工过程中的特殊手段或者使用不同尺寸的毛细管光纤进行焊接，可形成不同曲面，使汇聚点发生移动。
8.根据权利要求1所述的基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊，其特征是输入光纤4的纤芯个数可以为双芯、三芯、五芯、六边形以及中央芯的七芯、环形芯、三角形的三芯。
9.根据权利要求1所述的基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊，其特征是输入光纤4可以为含有一个、两个、或者多个应力区的光纤。
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| CN202310304974.8A CN117766190A (zh) | 2023-03-27 | 2023-03-27 | 基于双锥形自由曲面的可调控光纤光镊 |
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