[实用新型]一种基于S波片的飞秒激光光镊操控装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及光学操控粒子和细胞的光镊技术。

背景技术

自光镊技术出现后，光镊由于具有非接触、无损伤操纵微纳尺度粒子的特性，因此被广泛地应用于生命科学、医学、物理、材料和纳米科学，被认为是最理想的单分子、单细胞、微粒、微纳器件操作技术。

光镊技术多采用连续激光和长脉冲激光，与连续激光和长脉冲激光相比，飞秒激光脉冲具有极短的脉冲宽度、极高的峰值功率和时间和空间分辨率，并可以高精度地控制作用能量。目前以高重复率飞秒激光为光源可以对血红细胞、白细胞、病毒、聚苯乙烯微球等实现稳定捕获。目前光镊技术的操控对象广泛，从透明的电介质小球、细胞、到不透明的材料如金属微粒均可以实现直接操控。高斯光束是传统的光镊光源，高斯光束聚焦后形成的光阱的最佳工作区域在光束焦点附近，近年来许多学者在不断的探索使用各种各样的激光光源、设计不同的光路以实现对多种微粒和细胞的光学操控，但是多数技术都局限于对微粒的捕获和定向移动，限制了应用范围，同时，传统的光镊技术是通过提高入射激光功率来提高光镊的捕获力，捕获力提高的同时会对被操控对象造成无法挽回的热损伤。

实用新型内容

本实用新型为了解决传统的光镊技术是通过提高入射激光功率来提高光镊的捕获力，捕获力提高的同时会对被操控对象造成无法挽回的热损伤的问题，提出了一种基于S波片的飞秒激光光镊操控装置。

一种基于S波片的飞秒激光光镊操控装置包括飞秒脉冲激光器、光阑、衰减片、第一800nm全反射镜、四分之一波片、S波片、快门、第二800nm全反射镜、显微镜和载物台，

飞秒脉冲激光器发射的线偏振光经光阑入射至衰减片，衰减片对线偏振光进行光强衰减后将线偏振光入射至第一800nm全反射镜，第一800nm全反射镜将线偏振光全反射至四分之一波片，四分之一波片将线偏振光转换为圆偏振光并输出至S波片，S波片将圆偏振光转换为径向偏振光或方位角偏振光，径向偏振光或方位角偏振光经快门入射至第二800nm全反射镜，第二800nm全反射镜将径向偏振光或方位角偏振光全反射至显微镜的物镜并入射至载物台上。

一种基于S波片的飞秒激光光镊操控装置还包括CCD探测器，所述CCD探测器用于将第二800nm全反射镜和显微镜之间的光束的光学影像转换为数字信号并显示。

有益效果：本实用新型所述装置通过四分之一波片和S波片将飞秒脉冲激光器发射出的线偏振光转换为径向偏振光束和方位角偏振光束作为捕获光，柱矢量光束具有独特的偏振模式和光强分布，捕获光具有高于高斯捕获光束的轴向捕获能力，相对于使用高斯光束光镊，柱矢量光束的使用可以在较小的入射激光功率调节下能够达到与高斯光束同样的轴向捕获力，选择柱矢量光束作为捕获光，小于高斯光束的入射激光功率可以达到与高斯光束同样的轴向捕获力，能够更好的避免对被操控对象造成的热损伤。柱矢量光束光场分布不均匀通常携带轨道角动量，与普通高斯型激光光镊技术相比，携带轨道角动量的光束能够稳定捕获并旋转操控氧化铜、三氧化二铁等吸收性微粒，为微机械马达等微纳器件操作的集成提供可能。方位角偏振光束的聚焦环形中空特点易于实现高精度、非接触、无损伤操控，因而特别适合于生命科学领域研究。

本实用新型使用飞秒激光作为光镊装置的光源，由于飞秒激光具有高时间及空间分辨特性，为提高光镊的捕获力提供了保障。飞秒激光技术结合时间分辨光谱技术，还可进行对生物体超快生物过程研究、双光子荧光动力学等研究。飞秒激光的高时间及空间分辨特性还可以实现对细胞无创局部改性操作。

附图说明

图1为一种基于S波片的飞秒激光光镊操控装置的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1说明本具体实施方式，本具体实施方式所述的一种基于S波片的飞秒激光光镊操控装置包括飞秒脉冲激光器1、光阑2、衰减片3、第一800nm全反射镜4、四分之一波片5、S波片6、快门7、第二800nm全反射镜9、显微镜10和载物台11，

飞秒脉冲激光器1发射的线偏振光经光阑2入射至衰减片3，衰减片3对线偏振光进行光强衰减后将线偏振光入射至第一800nm全反射镜4，第一800nm全反射镜4将线偏振光全反射至四分之一波片5，四分之一波片5将线偏振光转换为圆偏振光并输出至S波片6，S波片6将圆偏振光转换为径向偏振光或方位角偏振光，径向偏振光或方位角偏振光经快门7入射至第二800nm全反射镜9，第二800nm全反射镜9将径向偏振光或方位角偏振光全反射至显微镜10的物镜并入射至载物台11上。