TWI611228B - 光鑷夾之光纖微透鏡構造及其製造方法 - Google Patents

Abstract

一種光鑷夾之光纖微透鏡製造方法包含：將一光纖之一端面進行切割平整化，以形成一平整端面；將該光纖之平整端面進行蝕刻，以形成一蝕刻端面；及將該光纖之蝕刻端面利用一雷射光束進行雷射熔燒，以形成一熔燒端面。在光纖微透鏡構造上，該光纖之熔燒端面形成一曲面、一球面、一半球面、一圓球面或一半圓球面，且該熔燒端面具有一預定表面曲率。

Description

光鑷夾之光纖微透鏡構造及其製造方法

本發明係關於一種光鑷夾〔optical tweezers〕之光纖微透鏡〔optical fiber microlens〕構造及其製造方法；特別是關於一種利用雷射熔燒〔laser melting〕方式形成光鑷夾之光纖微透鏡構造及其製造方法。

習用光纖透鏡之相關技術，例如：中華民國專利公告第I241421號之〝製造雙曲線形式光纖透鏡之方法〞發明專利，其揭示一種製造雙曲線形式光纖透鏡之方法。該方法包含步驟：a、剝除一待加工光纖之一預定長度之一披附層，以形成一裸露部分；b、清洗該裸露部分；c、固定該待加工光纖於一光纖固定座內；d、提供一容器，且於該容器內包含一氫氟酸層、一機油層及一中間混合層；e、將該待加工光纖之裸露部分伸入該氫氟酸層中，以進行蝕刻而形成一錐角；f、利用兩電弧熔燒該錐角；g、調整該兩電弧與該錐角之相對位置，利用兩電弧放電形成的不均勻溫度場，以得到雙曲線形式之光纖透鏡及所設定之曲率半徑，提高該待加工光纖之耦光效率。

另一習用光纖光學鑷夾之相關技術，例如：中華民國專利公告第I474061號之〝光纖光學鑷夾之製作方法〞發明專利，其揭示一種光纖光學鑷夾之製作方法。該製作方法包含：於剝除步驟中剪裁適當長度之一待加工光纖，並剝除該待加工光纖之一披覆層；於清潔步驟中將該 待加工光纖清洗潔淨；於切割步驟中將該待加工光纖之一端面切割平整化；於蝕刻步驟中將該待加工光纖予以固定，於一容器內加入一氧化物緩衝蝕刻液，再將固定之該待加工光纖置於該容器上方或側邊，將該待加工光纖之末端浸入該氧化物緩衝蝕刻液進行蝕刻，該待加工光纖之末端即會形成一錐形狀；於微透鏡加工步驟中對該錐形狀利用兩端電弧裝置進行熔燒，使該錐形狀形成一半球形之透鏡化光纖。

雖然前述中華民國專利公告第I241421號及第I474061號已揭示各種相關光纖光學鑷夾技術，但其仍存在改善其製程及結構的需求。前述中華民國專利僅為本發明技術背景之參考及說明目前技術發展狀態而已，其並非用以限制本發明之範圍。

有鑑於此，本發明為了滿足上述需求，其提供一種光鑷夾之光纖微透鏡構造及其製造方法，其將一光纖之一端面進行切割平整化，以形成一平整端面，再將該平整端面進行蝕刻，以形成一蝕刻端面，再將該蝕刻端面進行雷射熔燒，以形成一熔燒端面，以提升習用光鑷夾之捕捉力及捕捉效率。

本發明較佳實施例之主要目的係提供一種光鑷夾之光纖微透鏡構造及其製造方法，其將一光纖之一端面進行切割平整化，以形成一平整端面，再將該平整端面進行蝕刻，以形成一蝕刻端面，再將該蝕刻端面進行雷射熔燒，以形成一熔燒端面，以達成提升光鑷夾捕捉力及捕捉效率之目的。

為了達成上述目的，本發明較佳實施例之光鑷夾之光纖微透鏡製造方法包含：將一光纖之一端面進行切割平整化，以形成一 平整端面；將該光纖之平整端面進行蝕刻，以形成一蝕刻端面；及將該光纖之蝕刻端面利用一雷射光束進行雷射熔燒，以形成一熔燒端面。

本發明較佳實施例將該光纖之蝕刻端面加工形成一曲面、一球面、一半球面、一圓球面或一半圓球面。

本發明較佳實施例之該熔燒端面具有一預定表面曲率。

本發明較佳實施例將該平整端面加工形成一錐狀端面、一圓錐狀端面或一尖錐狀端面。

本發明較佳實施例之該雷射光束為一CO₂雷射光束。

為了達成上述目的，本發明較佳實施例之光鑷夾之光纖微透鏡構造包含：一光纖，其具有一本體及一端面，將該光纖之端面進行切割平整化，以形成一平整端面，且將該平整端面進行蝕刻，以形成一蝕刻端面；一熔燒端面，其由該蝕刻端面進行雷射熔燒而形成；及一微透鏡體，其由該熔燒端面形成；其中該微透鏡體組裝應用於一光鑷夾系統。

本發明較佳實施例之該光纖之熔燒端面形成一曲面、一球面、一半球面、一圓球面或一半圓球面。

本發明較佳實施例之該熔燒端面具有一預定表面曲率。

本發明較佳實施例之該蝕刻端面形成一錐狀端面、一圓錐狀端面或一尖錐狀端面。

本發明較佳實施例之該微透鏡體具有一預定 最大加工端直徑。

S1‧‧‧步驟

S2‧‧‧步驟

S3‧‧‧步驟

A‧‧‧蝕刻端面

B1‧‧‧第一微透鏡體

B2‧‧‧第二微透鏡體

B3‧‧‧第三微透鏡體

B4‧‧‧第四微透鏡體

B5‧‧‧第五微透鏡體

1‧‧‧光纖

10‧‧‧本體

100‧‧‧加工系統

101‧‧‧工作平台

102‧‧‧夾具裝置

第1圖：本發明較佳實施例之光鑷夾之光纖微透鏡製造方法之流程圖。

第2圖：本發明較佳實施例之光鑷夾之光纖微透鏡製造方法採用加工系統之示意圖。

第2A圖：本發明較佳實施例之光鑷夾之光纖微透鏡製造方法加工形成蝕刻端面之顯微影像圖。

第3A至3E圖：本發明較佳實施例之光鑷夾之光纖微透鏡製造方法加工形成各種熔燒端面及其微透鏡體〔或光纖微透鏡體〕之顯微影像圖。

為了充分瞭解本發明，於下文將舉例較佳實施例並配合所附圖式作詳細說明，且其並非用以限定本發明。

本發明較佳實施例之光鑷夾之光纖微透鏡構造可採用各種適合波長範圍的光，例如：各種波長的雷射光〔紅外光雷射、紅光雷射、綠光雷射、藍光雷射、紫光雷射或紫外光雷射等〕，但其並非用以限定本發明之適用範圍；另外，本發明較佳實施例之光鑷夾之光纖微透鏡構造及其製造方法適用於執行各種光捕捉癌細胞期別鑑定作業，且可適用於鑑定各種人類癌細胞之各種期別，例如：包含大腸癌細胞、膀胱癌細胞或其它癌細胞，但其並非用以限定本發明之應用範圍。

第1圖揭示本發明較佳實施例之光鑷夾之光纖微透鏡製造方法之流程圖。請參照第1圖所示，本發明較佳實施例之光鑷夾之光纖微透鏡製造方法包含步驟S1：首先，將一光纖之一端面利用一切割工具〔cutting tool〕以自動或非自動方式進行切割平整化，以形成一平整端面。另 外，在進行切割平整化前，可選擇先進行裁剪該光纖、剝除該光纖之保護層及清洗〔例如：酒精〕該光纖之端面。

第2圖揭示本發明較佳實施例之光鑷夾之光纖微透鏡製造方法採用加工系統之示意圖。請參照第2圖所示，本發明較佳實施例之光鑷夾之光纖微透鏡製造方法採用一加工系統100，且該加工系統100包含一工作平台〔例如：XYZ三軸工作平台或其它自動電控桌面或平台〕101及一夾具裝置102。該夾具裝置102固定設置於該工作平台101上，以便調整該夾具裝置102之位置〔X,Y,Z〕，且該夾具裝置102用於固定一光纖1。

第2A圖揭示本發明較佳實施例之光鑷夾之光纖微透鏡製造方法加工形成蝕刻端面之顯微影像圖。請參照第1、2及2A圖所示，本發明較佳實施例之光鑷夾之光纖微透鏡製造方法包含步驟S2：接著，將該光纖1之平整端面於一蝕刻溶液進行蝕刻，以形成一蝕刻端面A〔如第2A圖所示〕。舉例而言，該蝕刻溶液進行蝕刻選擇採用一氧化物緩衝蝕刻溶液〔BOE，buffered oxide etchant〕或其它蝕刻溶液〔例如：氫氟酸蝕刻溶液〕。

請再參照第2及2A圖所示，舉例而言，該光纖1具有一本體10，而該本體10具有一預定裁剪長度，且該蝕刻端面A位於該本體10之一端。另外，在進行蝕刻後，可選擇適當溶液再進行清洗〔例如：去離子水〔DI water〕〕該光纖之蝕刻端面A。將該蝕刻端面A可選擇形成一錐狀端面、一圓錐狀端面、一尖錐狀端面或其它形狀端面。

第3A圖揭示本發明較佳實施例之光鑷夾之光纖微透鏡製造方法加工形成第一熔燒端面及第一微透鏡體之顯微影像圖。請參照第1、2、2A及3A圖所示，本發明較佳實施例之光鑷夾之光纖微透鏡製造方法包含步驟S3： 接著，將該光纖1之蝕刻端面A利用一雷射光束〔例如：CO₂雷射光束〕進行雷射熔燒一預定時間，以形成一第一熔燒端面，而由該第一熔燒端面形成一第一微透鏡體〔fiber microlens〕B1〔如第3A圖所示〕，且該微透鏡體具有一預定最大加工端直徑〔maximum diameter of fiber tip〕。將該光纖1之蝕刻端面A經雷射熔燒加工後，其形成該第一熔燒端面，且該第一熔燒端面可選擇形成一曲面、一球面、一半球面、一圓球面、一半圓球面或其它形狀曲面，且該第一熔燒端面具有一預定表面曲率。

相對的，第3B至3E圖揭示本發明較佳實施例之光鑷夾之光纖微透鏡製造方法加工形成第二至第五熔燒端面之顯微影像圖。請參照第1、2、2A及3B至3E圖所示，分別將四個該光纖1之蝕刻端面A利用一雷射光束〔例如：CO₂雷射光束〕進行雷射熔燒一預定時間，以分別形成一第二微透鏡體B2〔如第3B圖所示〕、一第三微透鏡體B3〔如第3C圖所示〕、一第四微透鏡體B4〔如第3D圖所示〕及一第五微透鏡體B5〔如第3E圖所示〕，其形成各種尺寸規格，如表1所示。

在捕捉塑膠微粒實驗上，將一雷射光源〔laser source〕經由一光纖耦光器〔fiber coupling device〕或光纖耦合器〔fiber coupler〕連接至一微透鏡體〔光纖微透鏡〕，且利用該微透鏡體適當射出一聚焦雷射光束，以便形成一光纖光鑷夾。在實驗操作設定時，將捕捉功率皆固 定為5.2mW，工作距離固定為19μm，以便檢測逃脫速度、捕捉力及捕捉效率，如表2所示。

如表1及2所示，上述實驗數據為在特定條件之下所獲得的初步實驗結果，其僅用以易於瞭解或參考本發明之技術內容而已，其尚需進行其他實驗。該實驗數據及其結果並非用以限制本發明之權利範圍。

前述較佳實施例僅舉例說明本發明及其技術 特徵，該實施例之技術仍可適當進行各種實質等效修飾及/或替換方式予以實施；因此，本發明之權利範圍須視後附申請專利範圍所界定之範圍為準。本案著作權限制使用於中華民國專利申請用途。

1‧‧‧光纖

100‧‧‧加工系統

101‧‧‧工作平台

102‧‧‧夾具裝置

Claims (10)

1. 一種光鑷夾之光纖微透鏡製造方法，其包含：將一光纖之一端面進行切割平整化，以形成一平整端面；將該光纖之平整端面進行蝕刻，以形成一蝕刻端面；及將該光纖之蝕刻端面利用一雷射光束進行雷射熔燒，以形成一熔燒端面，且利用一雷射光束進行雷射熔燒該蝕刻端面而形成一光鑷夾。
2. 依申請專利範圍第1項所述之光鑷夾之光纖微透鏡製造方法，其中將該光纖之蝕刻端面加工形成一曲面、一球面、一半球面、一圓球面或一半圓球面。
3. 依申請專利範圍第1項所述之光鑷夾之光纖微透鏡製造方法，其中該熔燒端面具有一預定表面曲率。
4. 依申請專利範圍第1項所述之光鑷夾之光纖微透鏡製造方法，其中將該平整端面加工形成一錐狀端面、一圓錐狀端面或一尖錐狀端面。
5. 依申請專利範圍第1項所述之光鑷夾之光纖微透鏡製造方法，其中該雷射光束為一CO₂雷射光束。
6. 一種光鑷夾之光纖微透鏡構造，其包含：一光纖，其具有一本體及一端面，將該光纖之端面進行切割平整化，以形成一平整端面，且將該平整端面進行蝕刻，以形成一蝕刻端面；一熔燒端面，其由該蝕刻端面進行雷射熔燒而形成；及一微透鏡體，其由該熔燒端面形成；其中該微透鏡體組裝應用於一光鑷夾系統，且利用一雷射光束進行雷射熔燒該蝕刻端面而形成一光鑷夾。
7. 依申請專利範圍第6項所述之光鑷夾之光纖微透鏡構造，其中該光纖之熔燒端面形成一曲面、一球面、一半球面、一圓球面或一半圓球面。
8. 依申請專利範圍第6項所述之光鑷夾之光纖微透鏡構 造，其中該熔燒端面具有一預定表面曲率。
9. 依申請專利範圍第6項所述之光鑷夾之光纖微透鏡構造，其中該蝕刻端面形成一錐狀端面、一圓錐狀端面或一尖錐狀端面。
10. 依申請專利範圍第6項所述之光鑷夾之光纖微透鏡構造，其中該微透鏡體具有一預定最大加工端直徑。