CN209728232U - 一种阵列光纤光镊锥角的保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种阵列光纤光镊锥角的保护装置，本装置包括导管、外套筒和内滑筒，前端固接导管的内滑筒位于外套筒内与之螺纹连接。外套筒两端分别固定嵌入保护环和支撑环。石英管尾部裸光纤束从导管前端穿入，从支撑环穿出，光镊尾部固接于支撑环内。阵列光纤光镊锥角和平行石英管位于导管内。本实用新型装置内滑筒在外套筒内转动且沿轴向平移，导管随之前后移动，锥角被保护或伸出。光镊锥角被完美保护，且使用方便。

Description

一种阵列光纤光镊锥角的保护装置

技术领域

本实用新型涉及一种阵列光纤光镊的使用技术领域，具体涉及一种阵列光纤光镊锥角的保护装置。

背景技术

由于传统光镊具有体积大、工作距离短，不易实现多光镊操作等缺点，使其难以得到更广泛的应用。光纤光镊克服了上述缺点并以结构简单，价格便宜，传输光路柔性强及捕获范围大等优点，越来越受到人们的广泛重视。光纤光镊系统是利用经处理的光纤端面出射的激光束来实现对粒子的微操纵。与基于显微镜的光镊系统相比，光纤形成的光阱操纵灵活，能够自由移动被捕获的生物样品。微操纵系统简单适用，光纤可以深入到样品池中形成光阱，大大提高了光阱捕陷范围。捕陷光学系统从观察光学系统中分离出来，使得在系统中添加激光束计量和光谱仪等测量设备有了较大的自由度。光纤光镊的激光输入端与带尾纤的半导体二极管激光器进行光纤活动连接，无需外部光学系统，结构特别简单。另外，半导体二极管激光器可以快速开关和调制，满足激光多种微操纵实验研究的需要。

目前已出现的单光纤光镊，只能对一个微粒进行操控，而需要同时对多个微粒进行操控时，必须采用阵列型光纤光镊。在生物及医学研究中，许多情况下需要同时对多个细胞微粒进行操控，故研制参数优化的阵列型光纤光镊有着现实的必要性。

通过光纤熔融拉锥(FBT-Fused Biconical Taper)工艺拉制的阵列光纤光镊，采用的石英管完美的约束光纤束，拉锥后得到阵列光纤光镊的光纤紧密排列，各光纤相对于阵列光纤光镊中心线对称，效率和质量显著提高。熔融拉锥阵列光纤光镊面临的主要问题是光镊锥角的合理保护，在满足保护的同时又便于日常使用。但是拉锥后得到的阵列光纤光镊前端的锥角为细小的尖角，稍磕碰就极易损坏，使用时需十分小心，给操作带来不便。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种阵列光纤光镊锥角的保护装置，其包括导管、外套筒和内滑筒，阵列光纤光镊锥角和拉锥后的平行石英管位于导管内，阵列光纤光镊的石英管尾部与外套筒中的支撑环固定连接，外套筒和内滑筒的相对运动，带动阵列光纤光镊锥角伸出导管以便使用，或者缩回导管内以便被保护。

本实用新型提供的一种阵列光纤光镊锥角的保护装置，所述阵列光纤光镊为拉锥成型的阵列光纤光镊，包括依次连接的阵列光纤光镊锥角、平行石英管、锥形石英管和石英管尾部，通过光纤熔融拉锥(FBT-Fused Biconical Taper)工艺拉制后的光纤束被石英管约束于锥角内，相对于阵列光纤光镊中心线对称，带涂覆层的裸光纤束留在石英管尾部之外。

所述阵列光纤光镊锥角的保护装置包括导管、外套筒和内滑筒，三者中心线为同一直线。导管为硬质材料的中空管，最佳方案为不锈钢管，其内径为阵列光纤光镊石英管尾部外径+(0.1～0.5mm)，其长度为平行石英管长度+光镊锥角长度-(3～6mm)。

外套筒的内螺纹与内滑筒的外螺纹相配合且二者啮合，外套筒的螺纹内径与内滑筒的螺纹外径相同，为2～3mm，内滑筒位于外套筒内、二者相对旋转且沿轴向平移。内滑筒的内径为光镊石英管尾部外径+(0.4～0.8mm)，内滑筒长度为6～10mm。导管后端固定连接于内滑筒前端。

外套筒内两端为光孔，分别嵌入保护环和支撑环。

保护环固定嵌于外套筒的一端，保护环内孔为光孔，内径为光镊的石英管尾部外径+(0.4～0.8mm)、小于内滑筒的外径，保护环外径与外套筒一端光孔内径相同，保护环长度为1～3mm；

或者所述外套筒与保护环为一体，所述外套筒一端的内径为光镊的石英管尾部外径+(0.4～0.8mm)、小于内滑筒的外径的光孔，该光孔为保护环。

支撑环固定嵌于外套筒的另一端，支撑环内孔为光孔，内径为光镊石英管尾部外径+(0.05～0.2mm)、小于内滑筒的外径，支撑环外径与外套筒另一端光孔内径相同，支撑环长度为4～6mm。外套筒的保护环和支撑环内端之间的距离与内滑筒长度差为5～10mm。

所述外套筒的内螺纹与内滑筒的外螺纹的螺距均为0.2～0.6。

所述阵列光纤光镊带涂覆层的裸光纤束带着石英管尾部、锥形石英管、平行石英管和阵列光纤光镊锥角穿过导管、保护环、内滑筒和支撑环，阵列光纤光镊的石英管尾部末端位于支撑环内并与之固定连接，阵列光纤光镊的带涂覆层的裸光纤束留在外套筒的支撑环之外；阵列光纤光镊锥角缩在导管内或者伸出导管，平行石英管的主体位于导管内。

转动外套筒，内滑筒随螺纹转动，在外套筒的保护环和支撑环之间沿轴向平移，与之相连接的导管同时沿轴向平移，当内滑筒靠近外套筒的支撑环，导管随之后移，使石英管尾部固定于外套筒支撑环的阵列光纤光镊锥角伸出导管外端，以便光镊使用；与之相似，当反方向转动外套筒，内滑筒靠近外套筒的保护环，导管随之前移，套在锥角上，即阵列光纤光镊锥角缩回导管内，受到导管的完美保护。

所述导管的一端插入内滑筒一端，导管插入端处于内滑筒内、与内滑筒另一端端面的距离大于0，导管的插入部分的管外壁涂敷的环氧树脂胶与内滑筒固定连接。

所述导管与内滑筒的中心轴线成一直线，偏差小于3丝(0.03mm)。

当所述外套筒与保护环各为单独零件，保护环的外环面涂敷环氧树脂胶嵌入外套筒，二者一端的端面平齐，保护环固定嵌入外套筒一端经环氧树脂胶固定连接。

所述支撑环的外环面涂敷环氧树脂胶，嵌入外套筒与保护环相对的另一端光孔内，二者一端的端面平齐，环氧树脂胶固定连接外套筒与支撑环。

所述阵列光纤光镊的石英管尾部末端涂敷环氧树脂胶推入支撑环中，石英管尾部末端面和支撑环外端面持平，环氧树脂胶固定连接石英管尾部和支撑环。

与现有技术相比，本阵列光纤光镊锥角的保护装置的优点在于：1、完美地对阵列光纤光镊锥角提供了保护，且可灵活地使阵列光纤光镊锥角伸出导管以便使用，或者缩回导管内以便被保护；为阵列光纤光镊的实际操作和使用提供了便利；2、保护装置结构简单，易于制作、组装与使用。

附图说明

图1为本阵列光纤光镊锥角的保护装置实施例所配合的阵列光纤光镊结构示意图；

图2为本阵列光纤光镊锥角的保护装置实施例(不含阵列光纤光镊)结构示意图；

图3为本阵列光纤光镊锥角的保护装置实施例与阵列光纤光镊组装后、导管覆盖阵列光纤光镊锥角提供保护时的示意图；

图4为本阵列光纤光镊锥角的保护装置实施例与阵列光纤光镊组装后、阵列光纤光镊处于使用状态时阵列光纤光镊锥角伸出导管的示意图。

图中标号为：

1、阵列光纤光镊锥角，2、平行石英管，3、锥形石英管，4、石英管尾部，5、带涂覆层的裸光纤束，6、导管，7、保护环，8、内滑筒，9、外套筒，10、支撑环。

具体实施方式

本阵列光纤光镊锥角的保护装置实施例，所配合的阵列光纤光镊为拉锥成型的阵列光纤光镊，如图1所示，包括依次连接的阵列光纤光镊锥角1、平行石英管2、锥形石英管3和石英管尾部4，通过光纤熔融拉锥工艺拉制后的光纤束被石英管约束于锥角内，相对于阵列光纤光镊中心线对称，带涂覆层的裸光纤束5留在石英管尾部4之外。

本例的阵列光纤光镊为拉锥成形的4芯2×2阵列光纤光镊，本例阵列光纤光镊锥角为35°，阵列光纤光镊锥角1长度5mm，拉锥后平行石英管2长60mm，外径1mm，锥形石英管3长5mm，最大外径1.2mm，石英管尾部长8mm，外径1.2mm。

本例阵列光纤光镊锥角的保护装置，未组装阵列光纤光镊时如图2所示，包括导管6、外套筒9和内滑筒8，三者中心线为同一直线。

本例导管6为不锈钢管，其长61mm，内径为1.5mm，外径1.8mm。本例导管6的一端插入内滑筒8一端，导管6的插入端处于内滑筒8内、与内滑筒8的另一端的距离为2mm，导管6的插入部分的管外壁涂敷的环氧树脂胶与内滑筒8固定连接。本例导管6与内滑筒8的中心轴线成一直线，偏差小于3丝。

本例外套筒9的内螺纹与内滑筒的外螺纹相配合且二者啮合，外套筒9的内螺纹为M2.5mm,内滑筒8的外螺纹也为M2.5mm，螺距均为0.5mm。

内滑筒8位于外套筒9内，二者相对旋转且在轴向平移。本例内滑筒8的内径为1.8mm，长度为8mm。导管6后端固定连接于内滑筒8前端。

本例外套筒9内两端为光孔，分别为保护环7和支撑环10。

本例外套筒9的一端直接加工为光孔的保护环7，保护环7内径2mm，轴向长度2mm。当外套筒9与保护环7各为单独零件，保护环7的外环面涂敷环氧树脂胶嵌入外套筒9，二者一端的端面平齐，保护环7固定嵌入外套筒9一端经环氧树脂胶固定连接。

支撑环10的外环面涂敷环氧树脂胶，嵌于外套筒9与保护环7相对的另一端，支撑环10与外套筒9一端的端面平齐，环氧树脂胶固定连接外套筒9与支撑环10。支撑环10内孔为光孔，长度为5mm，内径1.3mm，外径2.5mm。

外套筒9的保护环7和支撑环10内端之间的距离与内滑筒8长度差为6mm，也就是内滑筒8轴向移动距离为6mm。

所述阵列光纤光镊带涂覆层的裸光纤束5带着石英管尾部4、锥形石英管3、平行石英管2和阵列光纤光镊锥角1穿过导管6、保护环7、内滑筒8和支撑环10，阵列光纤光镊的石英管尾部4末端涂敷环氧树脂胶，位于支撑环10内，石英管尾部4末端面和支撑环10外端面持平，环氧树脂胶固定连接石英管尾部4和支撑环10。阵列光纤光镊的带涂覆层的裸光纤束5留在外套筒9的支撑环10之外。阵列光纤光镊锥角1缩在导管6内或者伸出导管6，平行石英管2的主体位于导管6内。

转动外套筒9，内滑筒8随螺纹转动，在外套筒9的保护环7和支撑环10之间沿轴向平移，与之相连接的导管6同时沿轴向平移，当内滑筒8靠近外套筒9的支撑环10，导管6随之后移，使石英管尾部4固定于外套筒9支撑环10的阵列光纤光镊锥角1伸出导管6外端，以便光镊使用，如图4所示；与之相似，当反方向转动外套筒9，当内滑筒8靠近外套筒9的保护环7，导管6随之前移，套在阵列光纤光镊锥角1上，即阵列光纤光镊锥角1缩回导管6内，被导管6保护，如图3所示。

上述实施例，仅为对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本实用新型并非限定于此。凡在本实用新型的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种阵列光纤光镊锥角的保护装置，所述阵列光纤光镊为拉锥成型的阵列光纤光镊，包括依次连接的阵列光纤光镊锥角(1)、平行石英管(2)、锥形石英管(3)和石英管尾部(4)，通过光纤熔融拉锥工艺拉制后的光纤束被石英管约束于阵列光纤光镊锥角(1)内，相对于阵列光纤光镊中心线对称，带涂覆层的裸光纤束(5)留在石英管尾部(4)之外；其特征在于：

所述阵列光纤光镊锥角的保护装置包括导管(6)、外套筒(9)和内滑筒(8)，三者中心线为同一直线；导管(6)为硬质材料的中空管，其内径为阵列光纤光镊石英管尾部(4)外径+(0.1～0.5mm)，其长度为平行石英管(3)长度+光镊锥角长度-(3～6mm)；

外套筒(9)的内螺纹与内滑筒(8)的外螺纹相配合且二者啮合，外套筒(9)的螺纹内径与内滑筒(8)的螺纹外径相同，为2～3mm，内滑筒(8)位于外套筒(9)内，二者相对旋转且沿轴向平移；内滑筒(8)的内径为光镊石英管尾部(4)外径+(0.4～0.8mm)，内滑筒(8)长度为6～10mm；导管(6)后端固定连接于内滑筒(8)前端；

外套筒(9)内两端为光孔，分别嵌入保护环(7)和支撑环(10)；

保护环(7)固定嵌于外套筒(9)的一端，保护环(7)内孔为光孔，内径为光镊石英管尾部(4)外径+(0.4～0.8mm)、小于内滑筒(8)的外径，保护环(7)外径与外套筒(9)一端光孔内径相同，保护环(7)长度为1～3mm；

支撑环(10)固定嵌于外套筒(9)的另一端，支撑环(10)内孔为光孔，内径为光镊石英管尾部(4)外径+(0.05～0.2mm)、小于内滑筒(8)的外径，支撑环(10)外径与外套筒(9)另一端光孔内径相同，支撑环(10)长度为4～6mm；外套筒(9)的保护环(7)和支撑环(10)内端之间的距离与内滑筒(8)的长度差为5～10mm；

所述阵列光纤光镊带涂覆层的裸光纤束(5)带着石英管尾部(4)、锥形石英管(3)、平行石英管(2)和阵列光纤光镊锥角(1)穿过导管(6)、保护环(7)、内滑筒(8)和支撑环(10)，阵列光纤光镊的石英管尾部(4)末端位于支撑环(10)内并与之固定连接，阵列光纤光镊的带涂覆层的裸光纤束(5)留在外套筒(9)的支撑环(10)之外；阵列光纤光镊锥角(1)缩在导管(6)内或者伸出导管(6)，平行石英管(2)的主体位于导管(6)内；

持导管(6)，转动外套筒(9)，内滑筒(8)随螺纹转动，在外套筒(9)的保护环(7)和支撑环(10)之间沿轴向平移，与之相连接的导管(6)同时沿轴向平移，当内滑筒(8)靠近外套筒(9)的支撑环(10)，导管(6)随之后移，使石英管尾部(4)固定于外套筒(9)支撑环(10)的阵列光纤光镊锥角(1)伸出导管(6)外端；与之相似，当反方向转动外套筒(9)，内滑筒(8)靠近外套筒(9)的保护环(7)，导管(6)随之前移，套在阵列光纤光镊锥角(1)上，即阵列光纤光镊锥角(1)缩回导管(6)内。

2.根据权利要求1所述的阵列光纤光镊锥角的保护装置，其特征在于：

所述导管(6)为不锈钢管。

3.根据权利要求1所述的阵列光纤光镊锥角的保护装置，其特征在于：

所述外套筒(9)与保护环(7)为一体，所述外套筒(9)一端为内径大于光镊石英管尾部(4)外径+(0.4～0.8mm)、小于内滑筒(8)的外径的光孔，该光孔为保护环(7)。

4.根据权利要求1所述的阵列光纤光镊锥角的保护装置，其特征在于：

所述外套筒(9)的内螺纹与内滑筒(8)的外螺纹的螺距均为0.2～0.6。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的阵列光纤光镊锥角的保护装置，其特征在于：

所述导管(6)的一端插入内滑筒(8)一端，导管(6)插入端处于内滑筒(8)内、与内滑筒(8)另一端端面的距离大于0，导管(6)的插入部分的管外壁涂敷的环氧树脂胶与内滑筒(8)固定连接。

6.根据权利要求5所述的阵列光纤光镊锥角的保护装置，其特征在于：

所述导管(6)与内滑筒(8)的中心轴线成一直线，偏差小于3丝。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的阵列光纤光镊锥角的保护装置，其特征在于：

当所述外套筒(9)与保护环(7)各为单独零件，保护环(7)的外环面涂敷环氧树脂胶嵌入外套筒(9)，二者一端的端面平齐，保护环(7)嵌入外套筒(9)一端，二者经环氧树脂胶固定连接。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的阵列光纤光镊锥角的保护装置，其特征在于：

所述支撑环(10)的外环面涂敷环氧树脂胶，嵌入外套筒(9)与保护环(7)相对的另一端光孔内，二者一端的端面平齐，环氧树脂胶固定连接外套筒(9)与支撑环(10)。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的阵列光纤光镊锥角的保护装置，其特征在于：

所述阵列光纤光镊的石英管尾部(4)末端涂敷环氧树脂胶推入支撑环(10)中，石英管尾部(4)末端面和支撑环(10)外端面持平，环氧树脂胶固定连接石英管尾部(4)和支撑环(10)。