[发明专利]一种光镊系统的可控旋转操作装置及方法

权利要求书

1.一种光镊系统的可控旋转操作装置，包括光镊生成模块、偏振态控制模块、偏振态检测模块、样品台、照明和成像模块，其特征是，线性偏振态高斯激光束经高数值孔径物镜聚焦，在样品台附近形成光阱并稳定捕获二元异质球；偏振态控制模块用以调节激光偏振态方位角，从而操控被捕获粒子绕光轴同步旋转；偏振态检测模块用以在整个旋转操作中解算光阱处的激光偏振态，被控二元异质球的位置和取向由照明和成像模块实时记录保存，其中，

光镊生成模块包括线偏振激光器、激光准直扩束装置和高数值孔径物镜，所述线偏振激光器出射光的线偏振高斯激光光束经准直扩束后，被高数值孔径物镜聚焦，在样品台附近形成线偏振高斯光阱，并稳定捕获二元异质球；

偏振态控制模块，包括电动马达控制的线性半波片，半波片安装在旋转台上，位于形成光阱的高数值孔径物镜之前，经半波片进入物镜的激光偏振态方向与半波片同步旋转，激光偏振态旋转方向与半波片旋转方向一致，旋转角度和旋转速度为半波片的二倍；

所述的二元异质球，其直径在微米尺度，由两种不同材质的半球组合而成，这两种材质需透光，且折射率不相等。

2.权利要求1所述的可控旋转操作装置实现的二元异质球旋转方法，其特征在于，步骤如下：

步骤一、半波片光轴位置初始化；将去离子水作为空白样品放置在样品台上；将半波片光轴方向调节到与线偏振激光器出射光偏振方向近似平行的位置，控制半波片顺时针方向和逆时针方向分别旋转15度，记录两个四象限探测器输出信号，当其比值达到极值时，半波片光轴方向与线偏振激光器出射激光偏振方向平行，即此时的半波片光轴方向为竖直方向，将其设定为初始值；

步骤二、样品制备；将聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯组合二元异质微球均匀分散在十二烷基硫酸钠溶液中，放置在样品台上；

步骤三、在光阱中捕获单个二元异质球，通过电动马达控制半波片旋转光阱偏振态从而实现对二元异质球的旋转操纵，受激光偏振态影响，二元异质球与半波片同步旋转，旋转方向一致，旋转角度及旋转速度为半波片的二倍。

3.根据权利要求2所述的二元异质球旋转方法，其特征在于，在步骤三中，对二元异质球的旋转操纵包括三类：第一类，使半波片顺时针或者逆时针以角速度ω连续不停旋转，此时二元异质球以角速度2ω与半波片同向连续不停旋转；第二类，使半波片顺时针或者逆时针以角速度ω旋转θ角度后停止旋转，此时二元异质球以角度2ω同向旋转2θ角度后停止旋转；第三类通过软件为半波片设置一系列旋转操作，规定其在不同时间段的旋转方向和旋转速度，此时二元异质球将按照软件规定的旋转序列顺序执行，并自动切换旋转参数。