CN207764406U - 一种能连续调节捕捉点位置的新型光镊装置 - Google Patents
一种能连续调节捕捉点位置的新型光镊装置 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型一种能连续调节捕捉点位置的新型光镊装置，能够实时快速、连续的在光镊的光纤位置不动的情况下调节光镊的捕捉点，解决了传统光纤光镊光捕捉点固定，若要光捕捉点移动必须移动光纤的问题。该装置由光源、光源尾纤、光纤分束器、三维微位移平台和渐变多模光纤组成；光源的输出端连接至光源尾纤的输入端，光源尾纤的输出端连接至光纤分束器的输入端，光纤分束器的两个输出端单模光纤Ⅰ和单模光纤Ⅱ通过三维微位移平台固定和调节，单模光纤Ⅰ和单模光纤Ⅱ分别将光注入两根渐变多模光纤输入端的纤芯中。本实用新型能够实时快速、连续的在光镊的光纤位置不动的情况下调节光镊的捕捉点，突破了传感光纤光镊必须移动光纤来调节捕捉位置。
Description
技术领域
本实用新型涉及光纤光镊技术领域，更具体的说是一种能连续调节捕捉点位置的新型光镊装置。
背景技术
光纤具有光传输距离远、损耗小、体积小、电绝缘性好、化学性质稳定、使用寿命长、安全可靠、无污染等优点，可在严峻条件下易燃易爆、有毒、高温高压等环境条件下工作，在通信、测量、检测、医学等领域得到了广泛应用。
光纤光镊在生物医学、物理化学、光学、传感等领域得到了十分重视，其应用场景如：在对生物医学的生物细胞的研究过程中需要进行细胞抓捕但又不破坏细胞时，光纤光镊发挥着重要作用。本实用新型利用渐变多模光纤的光在纤芯内以正余弦形式向前传输的特性，通过调节向渐变多模光纤内注光的位置，从而改变渐变多模光纤的输出端的出射光，能够实时快速、连续的在光镊的光纤位置不动的情况下调节光镊的捕捉点，解决了传统光纤光镊光捕捉点固定，若要光捕捉点移动必须移动光纤的问题，增强实用性，提高了实验效率，多用于生物医学细胞控制领域。
发明内容
本实用新型一种能连续调节捕捉点位置的新型光镊装置，能够实时快速、连续的在光镊的光纤位置不动的情况下调节光镊的捕捉点，解决了传统光纤光镊光捕捉点固定，若要光捕捉点移动必须移动光纤的问题。
为实现上述目的，本实用新型一种能连续调节捕捉点位置的新型光镊装置由光源、光源尾纤、光纤分束器、三维微位移平台和渐变多模光纤组成；
光源为激光光源，用于产生光镊的输出光；光源尾纤用于传输光源的光；光源尾纤用于传输光源光谱；光纤分束器用于将光源尾纤的光分为两束；三维微位移平台用于调节光纤分束器输出端光纤的位置；渐变多模光纤用于接收和传输光谱，产生光汇聚捕捉点；
光源的输出端连接至光源尾纤的输入端，光源尾纤的输出端连接至光纤分束器的输入端，光纤分束器的两个输出端单模光纤Ⅰ和单模光纤Ⅱ通过三维微位移平台固定和调节，单模光纤Ⅰ和单模光纤Ⅱ分别将光注入两根渐变多模光纤输入端的纤芯中。
作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种能连续调节捕捉点位置的新型光镊装置所述的光源为波长为980nm或1064nm的激光光源，光源的总功率大于300mW且可以通过光纤衰减器调节功率。
作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种能连续调节捕捉点位置的新型光镊装置所述的三维微位移平台的调节精度为纳米级。
作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种能连续调节捕捉点位置的新型光镊装置所述的渐变多模光纤有两根，具有自聚焦效应，渐变多模光纤输出端光的出射方向与位置随着向渐变多模光纤注光的位置改变而改变。
本实用新型一种能连续调节捕捉点位置的新型光镊装置的有益效果为：
1.本实用新型一种能连续调节捕捉点位置的新型光镊装置，能够实时快速、连续的在光镊的光纤位置不动的情况下调节光镊的捕捉点，解决了传统光纤光镊光捕捉点固定，若要光捕捉点移动必须移动光纤的问题。
2.本实用新型能够实时快速、连续的在光镊的光纤位置不动的情况下调节光镊的捕捉点，突破了传感光纤光镊必须移动光纤来调节捕捉位置。
3.本实用新型制作材料简单易寻，操作过程简单，成本低廉。
4.本实用新型可以多次重复使用，节约成本，可靠性强。
附图说明
下面结合附图和具体实施方法对本实用新型做进一步详细的说明。
图1为本实用新型一种能连续调节捕捉点位置的新型光镊装置的结构示意图。
图2为光镊结构示意图。
图中：光源1；光源尾纤2；光纤分束器3；单模光纤Ⅰ3-1；单模光纤Ⅱ3-2；三维微位移平台4；渐变多模光纤5；环境液体6；微位移L。
具体实施方式
下面结合图1、2说明本实施方式，本实用新型一种能连续调节捕捉点位置的新型光镊装置，能够实时快速、连续的在光镊的光纤位置不动的情况下调节光镊的捕捉点，解决了传统光纤光镊光捕捉点固定，若要光捕捉点移动必须移动光纤的问题。
本实用新型一种能连续调节捕捉点位置的新型光镊装置由光源1、光源尾纤2、光纤分束器3、三维微位移平台4和渐变多模光纤5组成；
光源1为激光光源，用于产生光镊的输出光，用于产生捕捉细胞或粒子的光；光源尾纤2用于传输光源光谱，光源尾纤2一般为单模光纤，单模光纤其光传输的模式只有一种，其模间色散小，适合远距离传输；光纤分束器3用于将光源尾纤2的光分为两束；三维微位移平台4用于调节光纤分束器3输出端光纤的位置，三维微位移平台4的调节精度为纳米级，保证可以精确控制和调整光纤；渐变多模光纤5用于接收和传输光谱，产生光汇聚捕捉点，渐变多模光纤5纤芯内的光以正余弦形式向前传输，渐变多模光纤5具有光的自聚焦效应；
光源1的输出端连接至光源尾纤2的输入端，光源尾纤2的输出端连接至光纤分束器3的输入端，光纤分束器3的两个输出端单模光纤Ⅰ3-1和单模光纤Ⅱ3-2通过三维微位移平台4固定和调节，三维微位移平台4的调节精度为纳米级，保证可以最大程度的控制和调整光纤，单模光纤Ⅰ3-1和单模光纤Ⅱ3-2分别将光注入两根渐变多模光纤5输入端的纤芯中，渐变多模光纤5当注光位置距离纤芯的中心越近时，纤芯中光的传输轨迹的峰值越靠近纤芯轴线，当注光位置距离纤芯的中心越远时，纤芯中光的传输轨迹的峰值越偏离纤芯轴线，且渐变多模光纤5的光的输出方向、夹角都与注光位置有直接关系，且对称即在光纤端面的角度看，端面上的注光位置即出射光的位置，渐变多模光纤5具有自聚焦效应，渐变多模光纤的制作方法为：首先选取两段均为40cm-50cm的渐变多模光纤5，光纤两端1cm-2cm处利用光纤钳剥除涂覆层，用无纺布蘸取酒精和乙醚的混合液，反复擦拭包层进行清洁，通过光纤切割刀将两端面切割平整，两根渐变多模光纤5的光纤输入端固定在载玻片上，将光纤分束器3的两个输出端单模光纤Ⅰ3-1和单模光纤Ⅱ3-2通过三维微位移平台4固定，将单模光纤Ⅰ3-1和单模光纤Ⅱ3-2的光分别注入两根渐变多模光纤5中，两根渐变多模光纤5的输出端紧靠置于载有待捕细胞的环境液体6中，两根渐变多模光纤5的出射光汇聚于一点，此点具有光阱力可实现对于细胞的抓捕；根据需要连续调节三维微位移平台4，单模光纤Ⅰ3-1向x方向调节，对称的单模光纤Ⅱ3-2向y方向，产生的微位移L相等，即改变了向渐变多模光纤5的注光位置，因此渐变多模光纤5的出射光的方向与角度发生连续性变化，出射端的捕捉点位置也产生连续性变化，实现了在光纤位置不变的情况下连续调节捕捉点的位置，因为光纤位置改变存在一定的缺点，光纤的移动会带动环境液体6的跟随性移动，故对于指定细胞捕捉不利。
本实用新型一种能连续调节捕捉点位置的新型光镊装置所述的光源1为波长为980nm或1064nm的激光光源，光源1的总功率大于300mW且可以通过光纤衰减器调节的功率。
本实用新型一种能连续调节捕捉点位置的新型光镊装置所述的三维微位移平台4的调节精度为纳米级，为了达到对渐变多模光纤5的精确控制与调节。
本实用新型一种能连续调节捕捉点位置的新型光镊装置所述的渐变多模光纤5有两根，具有自聚焦效应，渐变多模光纤5输出端光的出射方向与位置随着向渐变多模光纤5注光的位置改变而改变。
本实用新型的工作原理是：
光源1的光经过光源尾纤2传入光纤分数器3中，光纤分束器3将光源尾纤2的光分为两束，光纤分束器3的两个输出端单模光纤Ⅰ3-1和单模光纤Ⅱ3-2将光输出，通过三维微位移平台4分别将单模光纤Ⅰ3-1和单模光纤Ⅱ3-2固定和调节，单模光纤Ⅰ3-1和单模光纤Ⅱ3-2通过三维微位移平台4将光注入两根渐变多模光纤5中，光通过渐变多模光纤5在环境液体6中形成光的捕捉点，光的汇聚点形成一定的光阱力，通过光阱力可以对细胞进行抓捕。
通过三维微位移平台4分别将单模光纤Ⅰ3-1和单模光纤Ⅱ3-2向x和y方向移动，产生相对于渐变多模光纤5的微位移L，两个微位移L相等，由于三维微位移平台4的精度较高，故两个渐变多模光纤5的输出光的交汇点即捕捉点也会连续变化。本实用新型一种能连续调节捕捉点位置的新型光镊装置，能够实时快速、连续的在光镊的光纤位置不动的情况下调节光镊的捕捉点，解决了传统光纤光镊光捕捉点固定，若要光捕获点移动必须移动光纤的问题。
当然，上述说明并非对本实用新型的限制，本实用新型也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种能连续调节捕捉点位置的新型光镊装置，其特征在于：该能连续调节捕捉点位置的新型光镊装置由光源(1)、光源尾纤(2)、光纤分束器(3)、三维微位移平台(4)和渐变多模光纤(5)组成；
光源(1)为激光光源，用于产生光镊的输出光；光源尾纤(2)用于传输光源(1)的光；光纤分束器(3)用于将光源尾纤(2)的光分为两束；三维微位移平台(4)用于调节光纤分束器(3)输出端光纤的位置；渐变多模光纤(5)用于接收和传输光，产生光汇聚捕捉点；
光源(1)的输出端连接至光源尾纤(2)的输入端，光源尾纤(2)的输出端连接至光纤分束器(3)的输入端，光纤分束器(3)的两个输出端单模光纤Ⅰ(3-1)和单模光纤Ⅱ(3-2)通过三维微位移平台(4)固定和调节，单模光纤Ⅰ(3-1)和单模光纤Ⅱ(3-2)分别将光注入两根渐变多模光纤(5)输入端的纤芯中。
2.根据权利要求1所述的一种能连续调节捕捉点位置的新型光镊装置，其特征在于：所述的光源(1)为波长为980nm或1064nm的激光光源，光源(1)的总功率大于300mW且可以通过光纤衰减器调节功率。
3.根据权利要求1所述的一种能连续调节捕捉点位置的新型光镊装置，其特征在于：所述的三维微位移平台(4)的调节精度为纳米级。
4.根据权利要求1所述的一种能连续调节捕捉点位置的新型光镊装置，其特征在于：所述的渐变多模光纤(5)有两根，具有自聚焦效应，渐变多模光纤(5)输出端光的出射方向与位置随着向渐变多模光纤(5)注光的位置改变而改变。
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|---|---|---|---|---|
| CN109759388A (zh) * | 2019-01-29 | 2019-05-17 | 国网四川省电力公司经济技术研究院 | 一种光纤探头式清洁、检测系统及其制作和使用方法 |
| CN110993140A (zh) * | 2019-11-15 | 2020-04-10 | 桂林电子科技大学 | 单芯光纤-多芯光纤组合式光学马达系统 |
| CN111273391A (zh) * | 2020-03-25 | 2020-06-12 | 北京空间科技信息研究所 | 一种对称mz结构双芯光纤及其制作方法 |
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