HK1077458A - 產生和控制光學阱以操縱小微粒的裝置和方法 - Google Patents

Description

产生和控制光学阱以操纵小微粒的装置和方法

                        背景技术

贯穿本申请参考了不同的出版物。这些出版物的全部内容一并在本申请中作为参考，以便更完整地描述本发明所属技术领域的状况。

1.技术领域

本发明总体上涉及光学阱。特别是，本发明涉及施加光学梯度力以形成多个光学阱从而操纵小微粒的装置、系统和方法。

2.相关现有技术的讨论

光学镊子是一种利用聚焦光束的梯度力来操纵绝缘常数高于周围介质的微粒的光学工具。为了使其能量最小化，这种微粒将向电场最高的区域运动。就动量而言，聚焦光束产生辐射压力，由微粒通过光的吸收、反射、衍射或折射产生很小的力。由辐射压力产生的力几乎可以忽略不计，例如以10mW功率工作的二极管泵浦Nd∶YAG激光器的光源只产生几兆分之一牛顿的力。但是，几兆分之一牛顿的力足以操纵小微粒。

可以用于操纵小微粒的其它光学工具包括但不局限于光学旋涡、光学瓶、光学旋转体和光笼。尽管光学旋涡与光学镊子用途类似，但工作原理不同。

光学旋涡在零电场的区域周围产生梯度，这对操纵绝缘常数低于周围介质的微粒、反射型微粒或被光学镊子排斥的其它类型的微粒是有用的。为了使其能量最小化，这种微粒将向电场最低的区域，即在适当形状激光束的焦点处的零电场区域运动。

光学旋涡提供非常象环形室(电子回旋加速器室)中的孔的零电场区域。光学梯度是放射状的，在环形室的周围具有最高的电场。光学旋涡将小微粒阻止在环形室的孔内。该阻止是通过旋涡在小微粒上沿零电场线滑动来实现的。

光学瓶不同于光学旋涡，它只在焦点处具有零电场，而在旋涡的端部具有非零电场。光学瓶可以用于捕获那些太小或太具有吸收力而不能用光学旋涡或光学镊子捕获的原子和纳米原子团。参见J.Arlt和M.J.Padgett.在《光学通迅》25，191-193，2000发表的“Generation of a beam witha dark focus surrounded by areas of higher intensity：The optical bottlebeam”。

光学旋转器提供捕获目标的空间臂图形。改变图形使捕获的目标旋转。参见L.Paterson，M.P. MacDonald，J.Arlt，W. Sibbet，P. E.Bryant和K.Dholakia在《科学》292，912-914，2001发表的“Controlled rotation ofoptically trapped microscopic particles”。这种工具可以用于操纵非球形微粒和驱动MEMs器件或纳米机械。

光笼是(Neal在美国专利No.5,939,716中公开的)肉眼可见的光学旋涡类装置。光笼形成光学镊子的平均时间环，以围绕太大或反射性太强而不能用低于周围介质的绝缘常数捕获的微粒。如果说光学旋涡象环形室，光笼就象胶状(jelly-filled)环形室。当环形室的孔(对于旋涡而言)是零电场的区域时，胶状的环形室是较低的电场区。总体而言，形成环形室的多个光学镊子的梯度力朝向也可以认为是位于多个光学镊子之间的较不亮区域的胶状环形室“推动”绝缘常数低于周围介质的微粒。但是，与旋涡不同，它形成非零电场区。尽管光学旋涡与光学镊子用途类似，但工作原理相反。

在本技术领域已知使用具有衍射光学元件的单束激光以形成多个聚焦的衍射激光束来形成光学阱阵列。Grier和Dufresne的美国专利No.6,055,106公开了光学阱阵列。Grier和Dufresne的专利提出使用动态光学元件和聚焦透镜来衍射输入光束并形成可移动的光学阱阵列。在后孔径光束直径处由具有合适形状的单个输入光束形成光学阱阵列。具体地说，高斯TEM₀₀输入激光束应具有基本上与后孔径直径一致的光束直径。

高斯TEM₀₀输入激光束的光束直径基本上与后孔径直径一致的这一限制从横截面图(图1)中可以看出，高斯TEM₀₀光束在外围处具有更低的强度。得到的光学阱具有类似的强度截面。

因此，有必要使输入光束充满后孔径并在外围处产生具有较高强度的光学阱。本发明可以满足这些以及其它要求，并进一步提供相关的优点。

                       发明内容

本发明提供一种新颖的方法和系统，以利用梯度力产生和控制光学阱阵列。

本发明提供一种新颖并改进的方法、系统和装置，以用于产生、监视和控制光学阱阵列。该光学阱可以独立或协同操纵小微粒。

本发明采用一第一相位构图光学元件，以修正一第二相位构图光学元件上游的输入光或能量的射束的相位分布，该第二相位构图光学元件反过来将输入射束(分散)衍射成多个射束。

通过用上游的相位构图光学元件形成输入射束的相位图形，即使在其外围附近，也可以将构图输入射束的横截面选择为基本上具有均匀一致的强度(图2)。基本上均匀强度的构图输入射束可以被传送到每个细射束。因此，由第二相位构图光学元件产生的多个射束可以具有与聚焦透镜的后孔径一致的射束宽度，并产生多个光学阱，与那些在外围处具有较低强度的由未构图输入光束形成的光学阱相比，该光学阱在外围处具有较高的强度。

为改变给定光学阱的位置，形成光学阱的射束可仅仅通过第二相位构图光学元件操纵到一新的位置，从而改变所得到的光学阱的位置。

在其它实施例中，第一和第二相位构图光学元件可以一起工作，从而通过操纵形成阱的射束并进而改变该光学阱的位置，以改变给定光学阱的位置。

选择性地产生和控制光学阱阵列可以用于各种商业应用，例如光学电路设计和制造、纳米复合材料构造、电子元件的制作、光电子学、化学和生物传感器阵列、全息数据存储矩阵组件、旋转电机、中尺寸或纳米尺寸的泵浦、驱动MEMS的能源或光学电机、组合化学的促进、胶状物自组装的改进、生物材料的操纵、生物材料的检查、浓缩选定的生物材料、研究生物材料的性质和测试生物材料。

可以在光路中设置分束器，以通过光学数据流(图5)观察光学阱阵列的活性。可以加入滤光片以限制非衍射、散射或反射光沿光学数据流的路径通过并减小可能扰乱光学数据流的视频或其它监视效果的噪音，从而加强观察效果。

本发明的其它特征和优点将通过下面的说明书和附图部分阐述，其中，本发明的优选实施例被描述和图示，并部分地通过下面结合附图所做的详细描述对于本领域的技术人员来说是显而易见的或者可以通过本发明的实践而获知。通过后附加权利要求书中提出的手段或工具及其组合可以实现和获得本发明的优点。

                       附图说明

图1是未修正的高斯光束横截面的强度图；

图2具有方形横截面的修正高斯光束的强度图；

图3示出了用于产生光学阱以操纵小微粒的系统的一优选实施例；

图4示出了用于产生光学阱以操纵小微粒的系统的一双重传送实施例；

图5示出了带有传递透镜的用于产生光学阱以操纵小微粒的系统的一实施例。

                  优选实施例的详细描述

为方便和参考而不是作为限制，在下面的说明书中将使用一些术语，它们被简单定义如下：

A.“细射束”(beamlet)指通过引导光或其它能源(例如由激光或从发光二极管的准直输出形成)的聚焦射束经过一将其衍射成两个或多个子束的介质所产生的聚焦光或其它能源的子束。细射束的一个示例是从光栅衍射的高阶激光束。

B.“相位分布”(phase profile)指在射束横截面中的光或其它能源的相位。

C.“相位构图”(phase patterning)指将构图的相移赋予聚焦光、其它能源的射束或改变其相位图的细射束，其包括但不限于相位调制、模式形成、分离、会聚、发散、整形和对聚焦光或其它能源的射束或细射束的其它操纵。

本发明的一优选实施例用于形成多个可移动的光学阱，其在图1中总体上以附图标记10表示。通过产生一聚焦能量束(例如电磁波能量束)形成一可移动的光学阱阵列。在该优选实施例中，电磁波为光波，其波长优选为从大约400nm至大约1060nm，尤其优选绿色光谱的波长。该光束形成准直光，例如激光束12输出的准直高斯光束，如图1所示。

激光束12被引导通过第一相位构图光学元件13的区域“A”，该第一相位构图光学元件13位于一第二相位构图光学元件14的上游，并位于与聚焦透镜20的后孔径18处的平面17共轭的平面15上。聚焦透镜20的优选实施例为一物镜。激光束12的相位分布由第一相位构图光学元件13构图，以形成修正激光束22，其被引导至第二相位构图光学元件14。第二相位构图光学元件14具有反射可变表面介质24，其中修正激光束22通过区域“B”，其基本上设置在后孔径18的平面17的对面。

当修正激光束22通过第二相位构图光学元件14时，形成细射束26和28。当形成细射束26和28时，每个细射束26和28的相位分布被选定。然后，细射束在后孔径18处通过区域“C”，接着被聚焦透镜20会聚，以在导管2001的工作聚焦区2000内形成光学阱1000和1002。基本上由透明材料构成的导管2001允许细射束通过并不与光学阱的形成干涉。

第二相位构图光学元件也可以协同聚焦透镜20来会聚细射束。细射束的射束直径w基本上与后孔径18的直径相同。改变第二相位构图光学元件的可变表面介质24能够可选择地形成各细射束的相位分布图形。

工作聚焦区2000是放置包括将要被光学阱1000和1002检查、测量或操纵的微粒或其它材料的介质的区域。

为简明起见，图中只示出两个光学阱1000和1002，但是，应该理解，可以由第二相位构图光学元件14形成这种光学阱的阵列。

可以使用任何适宜的激光器作为激光束12的光源。可用的激光器包括固态激光器、二极管泵浦激光器、气体激光器、染料激光器、亚力山大(alexanderite)激光器、自由电子激光器、VCSEL激光器、二极管激光器、Ti-Sapphire激光器、掺杂YAG激光器、掺杂YLF激光器、二极管泵浦YAG激光器、闪光灯泵浦YAG激光器。优选在10mW-5W之间操作的二极管泵浦Nd:YAG激光器。

上游或第一相位构图光学元件用于至少将一方形横截面(图2)赋予激光束12的波前，并导致基本上具有均匀一致的方形强度横截面的修正激光束22。因此，当修正激光束的光束直径w基本上与后孔径18的直径一致时，修正激光束22的外围强度大于输入光束12的外围强度，并且相应光学阱1000和1002将在它们的外围具有相应强度。第一相位构图光学元件还可以根据系统的参数赋予不同的选定波前，其可包括在外围处最强的波前。

在图3-5所示的实施例中，每个光学阱1000和1002的类型、数量取向和位置可以由在第二相位构图光学元件14的可变表面介质24上编码的全息图选择性地控制，其中第二相位构图光学元件14用于形成各个细射束的相位分布图形。本发明的显著特征在于，选择性地控制各个光学阱的运动，其可以在固定位置转动、在非固定位置转动，可以是二维和三维的、连续和步进的运动。该实施例中的控制通过至少改变在第二相位构图光学元件14的表面介质24上形成的全息图来实现。

此外，根据需要的光学阱类型，由第二相位构图光学元件14形成的相位构图可以包括波前整形、相位移动、转向、发散和会聚，以形成不同种类的光学阱，其中包括光学镊子、光学旋涡、光学瓶、光学旋转器、光笼和不同种类的组合。

适宜的相位构图光学元件为透射型或反射型取决于它们如何引导聚焦光束。如图3、4和5所示，透射相位构图光学元件允许激光束12透过，或在图4的情况下，允许激光束12和修正激光束22透过。如图3和5所示，反射相位构图光学元件反射修正激光束22。上游的第一相位构图光学元件虽然图示为透射元件，但其也可以用反射型元件代替，且不超出本发明的范围。

在两个总组中，相位构图光学元件可以由静态或动态介质形成。适宜的静态相位构图光学元件的示例包括具有固定表面的衍射光学元件，例如光栅，包括衍射型光栅、反射光栅、透射光栅、全息图、模版、光整形全息滤波器、多色全息图、透镜、反射镜、棱镜和波片等。

静态相位构图光学元件可以具有不同的区域，各个区域设置成将不同的相位分布赋予细射束。在这种实施例中，静态相位构图光学元件的表面可以通过相对激光束移动该表面来改变，以选择适宜的区域而改变赋予细射束的所需特征，即改变至少一个得到的细射束的所需相位分布。

功能随时间变化的适宜的动态相位构图光学元件的示例包括：可变的计算机生成的衍射图、可变的相移材料、可变的液晶相移阵列、微型反射镜阵列、活塞型微反射镜阵列、空间光调制器、光电偏转器、声光调制器、可变形反射镜、反射MEMS阵列等。用动态相位构图光学元件可以对表面特征进行编码(例如如前所述形成一全息图)，或例如借助计算机进行改变，以影响全息图的变化，其可以影响细射束的数量、至少一个细射束的相位图和至少一个细射束的位置。

优选的动态相位构图光学元件包括纯相位空间光调制器，例如由日本Hamamatsu制造的“PAL-SLM系列X7665”或由Boulder NonlinearSystems Colorado Lafayette制造的“SLM 512SA7”和“SLM 512SA15”。这些可编码相位构图光学元件是可由计算机控制的和多功能的，因此，它们可以通过衍射修正激光束15产生细射束26和28，并选择性地将所需的相位分布(特征)赋予所获得的细射束。

回过来参看图4所示的实施例，激光束12通过第一相位构图光学元件13的“A”区域形成可控制光学阱42和44，该第一相位构图光学元件13基本上设置在与后孔径18处的平面17相对的平面46上，激光束12的相位分布通过该第一相位构图光学元件构图，以形成修正激光束22，其被引导至第二相位构图光学元件48。

第二相位构图光学元件48具有透射可变表面介质50，其中修正激光束22透过基本上设置在后孔径18处的平面17的相对位置上的区域“B”。当修正激光束22透过第二相位构图光学元件48时，形成细射束52和54。随着细射束的形成，各细射束52和54的相位分布被选择。然后，细射束透过后孔径18处的区域“C”，接着由聚焦透镜20会聚，并在工作聚焦区2000中形成光学阱42和44。修正激光束22的光束直径“w”基本上与后孔径18的直径一致。改变第二相位构图光学元件的可变表面介质50，从而选择性地形成各细射束的相位分布图形。

为简明起见，图中仅示出两个光学阱42和44，但是，应该理解，可以由第二相位构图光学元件形成这种光学阱的阵列。

图5所示的实施例使用了附加的传递光学元件，其在某些情况下可以最小化细射束的未准直。当通过反射型第二相位构图光学元件形成细射束62和64时，或当需要数据流以允许在聚焦透镜后面观察光学阱66和68的活性时，传递光学元件特别有用。

一传统的望远镜系统70设置在第二相位构图光学元件14和分束器72之间。分束器72由分光镜、光子带隙反射镜、全反射镜或其它类似的器件构成。分束器72选择性地反射用于形成光学阱(细射束62和64)的波长的光并透射其它波长的光，例如由聚焦透镜20上方的照明光源76提供的成像照明光74。然后，用于形成光学阱的从分束器72反射的部分光通过聚焦透镜20的后孔径18的区域“C”。

成像照明光74沿聚焦透镜的光轴通过工作区2000，从而形成对应于由光学阱包含的小微粒的定位和位置衍生的一个或多个细射束的相位分布和位置的光学数据流78。

光学滤光元件80(例如偏振元件或带通元件)设置在光学数据流78的路径内，以减小沿光学数据流的轴线通过的反射、散射或非衍射激光的量。滤光元件80滤除一个或多个预选波长，且在某些实施例中，滤除除了光学数据流78的预选波长之外的所有波长的光。

然后，光学数据流78转换成视频信号，从而可通过操作者的视觉检查、光谱、和/或视频监视观察、监视或分析光学数据流78。光学数据流78还可以用光探测器处理，以监视强度，或用任何适宜的装置将光学数据流转换成适用于计算机使用的数字数据流。

为捕获小微粒，操作者和/或计算机将调整第二相位构图光学元件14，以引导各个光学阱的运动，从而获得选定的小微粒并捕获它。然后，可以构造和重新构造包含小微粒的多个光学阱。利用该光学数据流，通过摄像机、光谱或光学数据流可以监视一个或多个捕获的小微粒的位置和特性，其向一计算机提供控制探测器的选择和光学阱的产生的信息，以用于调整光学阱包含的小微粒的类型。基于对相位构图元件进行编码造成的各个光学阱的预定运动，可以跟踪该运动。另外，一计算机可以用于保留在各个光学阱中包含的各探测器的记录。

本发明的其它特征和优点将通过下面的说明书和附图部分阐述，其中，本发明的优选实施例被描述和图示，并部分地通过下面结合附图所做的详细描述对于本领域的技术人员来说是显而易见的或者可以通过本发明的实践而获知。通过后附加权利要求书中提出的手段或工具及其组合可以实现和获得本发明的优点。

Claims (60)

1.一种通过形成光学阱以捕获小微粒的装置，包括：

一第一相位构图光学元件，以用于接收激光束并将选定的横截面赋予该激光束的波前；

一第二相位构图光学元件，其位于该第一相位构图光学元件的下游，以用于接收激光束并形成至少两个细射束；以及

一聚焦透镜，其具有设置在该第二相位构图光学元件下游的前孔径和后孔径；由此该第二相位构图光学元件协同该聚焦透镜可分别会聚细射束并建立梯度条件，以形成能够操纵小微粒的光学阱。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该第一相位构图光学元件选自透射型和反射型相位构图光学元件组成的组。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，该第一相位构图光学元件选自静态和动态相位构图光学元件组成的组。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，该第一相位构图光学元件选自光栅、衍射光栅、反射光栅、透射光栅、全息图、模版、光整形全息滤波器、多色全息图、透镜、反射镜、棱镜和波片组成的组。

5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，该第一相位构图光学元件选自计算机形成的可变衍射图、可变相移材料、可变液晶相移阵列、微型反射镜阵列、活塞模式微型反射镜阵列、空间光调制器、光电偏转器、声光调制器、变形反射镜和反射MEMS阵列组成的组。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该第一和第二相位构图光学元件选自透射型和反射型相位构图光学元件组成的组。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该第一和第二相位构图光学元件选自静态和动态相位构图光学元件组成的组。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，第一和第二相位构图光学元件中的至少一个选自光栅、衍射光栅、反射光栅、透射光栅、全息图、模版、光整形全息滤波器、多色全息图、透镜、反射镜、棱镜和波片组成的组。

9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，第一和第二相位构图光学元件中的至少一个选自计算机形成的可变衍射图、可变相移材料、可变液晶相移阵列、微型反射镜阵列、活塞模式微型反射镜阵列、空间光调制器、光电偏转器、声光调制器、变形反射镜和反射MEMS阵列组成的组。

10.如权利要求3所述的装置，其特征在于，该第一相位构图光学元件为纯相位空间光调制器。

11.如权利要求7所述的装置，其特征在于，该第一和第二相位构图光学元件中的至少一个为纯相位空间光调制器。

12.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括一产生激光束的器件。

13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，该产生激光束的器件选自固态激光器、二极管泵浦激光器、气体激光器、染料激光器、亚力山大激光器、自由电子激光器、VCSEL激光器、二极管激光器、钛-兰宝石激光器、掺杂YAG激光器、掺杂YLF激光器、二极管泵浦YAG激光器、闪光灯泵浦YAG激光器组成的组。

14.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述聚焦透镜为物镜。

15.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括设置在聚焦透镜的后孔径对面的分束器，由此细射束可以在后孔径处被引导，并且光学数据流可以沿聚焦透镜的光轴从前孔径通向后孔径。

16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，还包括一光学滤光片，其选自沿聚焦透镜光轴并在分束器后面设置的偏振元件和带通元件组成的组。

17.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括至少一个设置在聚焦透镜上游和第二相位构图光学元件下游之间的望远镜透镜系统。

18.如权利要求15所述的装置，其特征在于，还包括至少一个设置在分束器上游的望远镜透镜系统。

19.如权利要求15所述的装置，其特征在于，还包括至少一个设置在分束器下游的望远镜透镜系统。

20.如权利要求15所述的装置，其特征在于，还包括至少一个设置在分束器上游和下游的望远镜透镜系统。

21.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该选定的横截面基本上为方形。

22.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该选定的横截面在外围处具有高强度。

23.一种通过形成可移动光学阱以捕获小微粒的系统，包括：

一相位构图光学元件，以用于接收激光束从而将一方形横截面赋予激光束的波前；

至少一计算机；

一动态相位构图光学元件，其具有通过计算机用全息图编码的可变表面，以用于接收来自该相位构图光学元件的激光束；由此可由接收到的激光束形成可移动的细射束；以及

一物镜，其具有设置在该动态相位构图光学元件下游的前孔径和后孔径；由此该动态相位构图光学元件协同该物镜可分别会聚细射束并建立梯度条件，以形成能够操纵小微粒的光学阱。

24.如权利要求23所述的系统，其特征在于，还包括产生激光束的器件。

25.如权利要求23所述的系统，其特征在于，还包括设置在物镜的后孔径对面的分束器，由此细射束可以在后孔径处被引导，并且光学数据流可以沿聚焦透镜的光轴从前孔径通向后孔径。

26.如权利要求23所述的系统，其特征在于，还包括将光学数据流转换成适用于计算机的数字数据流的器件。

27.如权利要求23所述的系统，其特征在于，还包括至少一个设置在物镜上游的望远镜透镜系统。

28.如权利要求25所述的系统，其特征在于，还包括至少一个设置在分束器上游的望远镜透镜系统。

29.如权利要求25所述的系统，其特征在于，还包括至少一个设置在分束器下游的望远镜透镜系统。

30.如权利要求25所述的系统，其特征在于，还包括至少一个设置在分束器上游和下游的望远镜透镜系统。

31.如权利要求26所述的系统，其特征在于，还包括一照明光源。

32.如权利要求23所述的系统，其特征在于，该选定的横截面基本上为方形。

33.如权利要求23所述的系统，其特征在于，该选定的横截面在其外围处具有高强度。

34.一种捕获小微粒的方法，包括：

通过将一方形横截面赋予由第一相位构图光学元件引导的激光束的波前从而产生一修正激光束；

通过由一第二相位构图光学元件引导该修正激光束以产生至少两个细射束；

引导该激光束通过一聚焦透镜，以利用一导管形成光学阱；

提供至少两个小微粒；以及

将该小微粒容纳在该光学阱中。

35.如权利要求34所述的方法，其特征在于，该选定的横截面为方形。

36.如权利要求35所述的方法，其特征在于，该选定的横截面在其外围处具有最强的强度。

37.一种利用光学阱操纵小微粒的方法，包括：

通过将一选定的横截面赋予由第一相位构图光学元件引导的激光束的波前从而产生一修正激光束；

通过由一第二相位构图光学元件引导该修正激光束以产生至少两个细射束；

通过引导该细射束通过一聚焦透镜以在一导管内产生光学阱；

在该导管中提供至少两个小微粒；以及

将至少一个小微粒容纳在一光学阱中。

38.如权利要求37所述的方法，其特征在于，还包括改变至少一个光学阱的位置。

39.如权利要求37所述的方法，其特征在于，该光学阱由两个或多个光学镊子、光学旋涡、光学瓶、光学旋转器或光笼形成。

40.如权利要求37所述的方法，其特征在于，该选定的横截面为方形。

41.如权利要求37所述的方法，其特征在于，该选定的横截面在其外围处具有最强的强度。

42.如权利要求37所述的方法，其特征在于，每个光学阱可独立运动。

43.如权利要求37所述的方法，其特征在于，每个光学阱的运动由计算机控制。

44.如权利要求37所述的方法，其特征在于，每个光学阱的运动由计算机控制。

45.一种利用光学阱操纵小微粒的方法，包括：

通过将一选定的横截面赋予由第一相位构图光学元件引导的激光束的波前从而产生一修正激光束；

通过由一第二相位构图光学元件引导该修正激光束以产生至少两个细射束；

提供一光学数据流；

通过引导该细射束通过一聚焦透镜以在一导管内产生光学阱；

在该导管内提供至少两个小微粒；以及

将至少一个小微粒容纳在一光学阱内。

46.如权利要求45所述的方法，其特征在于，每个光学阱的运动由计算机控制。

47.如权利要求45所述的方法，其特征在于，还包括用计算机接收该光学数据流。

48.如权利要求46所述的方法，其特征在于，还包括用计算机分析该光学数据流。

49.如权利要求46所述的方法，其特征在于，计算机基于光学数据流的分析引导至少一个光学阱的运动。

50.如权利要求45所述的方法，其特征在于，还包括将该光学数据流转换成视频信号。

51.如权利要求50所述的方法，其特征在于，还包括用计算机接收该视频信号。

52.如权利要求51所述的方法，其特征在于，还包括用计算机分析该视频信号。

53.如权利要求51所述的方法，其特征在于，还包括基于视频信号的分析，利用该计算机引导一个或多个光学阱的移动。

54.如权利要求50所述的方法，其特征在于，该视频信号用于生成一图像。

55.如权利要求54所述的方法，其特征在于，还包括操作者基于对图像的观察，观察图像并引导一个或多个光学阱的运动。

56.如权利要求45所述的方法，其特征在于，该光学数据流为光谱数据。

57.如权利要求56所述的方法，其特征在于，还包括基于光谱数据的分析，利用计算机引导一个或多个光学阱的运动。

58.如权利要求45所述的方法，其特征在于，该光学阱由两个或多个光学镊子、光学旋涡、光学瓶、光学旋转器或光笼形成。

59.如权利要求45所述的方法，其特征在于，该选定的横截面在其外围处具有高强度。

60.如权利要求36所述的方法，其特征在于，该选定的横截面在其外围处具有最强的强度。