[发明专利]一种基于SPP热电光镊的拉曼光谱扫描成像系统

说明书

本发明提供了一种基于SPP热电光镊的拉曼光谱扫描成像系统，包括激发光单元、表面等离激元激发单元及SPP热电效应单元；所述激发光单元产生的光束入射到所述表面等离激元激发单元，所述表面等离激元激发单元在光束照射下激发会聚的表面等离激元特殊光场，所述SPP热电效应单元在特殊光场中进行光镊捕获。能实现对纳米级别颗粒的稳定捕获，并在SPP的场增强下，实现对待测样品的范围内动态的拉曼光谱扫描成像。

技术领域

本发明涉及近场光学技术领域，尤其是指一种基于SPP热电光镊的拉曼光谱扫描成像系统。

背景技术

在光学操控领域中，由于金属颗粒具有比一般介质材料更强的反射和吸收特性，通常会导致操控难度更大。一方面，对于纳米尺寸的结构，通常其尺寸越小所需要的操控激光功率越高，而金属纳米材料在激光的照射下会具有强烈的热效应，从而进一步提高光学操控的难度；另一方面，对于微米尺寸(几百纳米至几微米量级)的金属颗粒而言，传统的激光光镊中的聚焦光斑会产生巨大的散射力，从而导致金属颗粒被推开而无法实现稳定捕获。

表面等离激元(SPP)是金属表面自由电子与入射光子相互耦合、集体振荡产生的一种只在金属表面传播的电磁波，因其具有突破衍射极限和近场能量增强的两大特性，为光镊技术的发展提供了新的方向。最近十几年来，基于SPP的光镊技术不断发展和完善，不仅克服了激光光镊对于金属颗粒的上述问题，更进一步在传感、探测以及成像等领域得到了飞速的发展。

但是，无论是激光还是SPP光镊技术，热效应都是不可避免的，而热效应产生的对流、梯度等会影响光镊捕获的稳定性，而现有技术很难能够实现对纳米级别的颗粒的稳定捕获，并在SPP场增强下进行拉曼光谱扫描成像，实现对待测样品的范围内动态的拉曼光谱扫描成像。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于SPP热电光镊的拉曼光谱扫描成像系统，旨在解决对纳米级别的颗粒的稳定捕获，并在SPP场增强下进行拉曼光谱扫面成像。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：提供一种基于SPP热电光镊的拉曼光谱扫描成像系统，

包括激发光单元、表面等离激元激发单元、SPP热电效应单元、扫描控制单元、光谱仪及监测单元；所述激发光单元产生的光束入射到所述表面等离激元激发单元，所述表面等离激元激发单元在光束照射下激发会聚的表面等离激元特殊光场，所述SPP热电效应单元在特殊光场中进行光镊捕获，所述光镊捕获在扫描控制单元、光谱仪及监测单元的控制和监测下完成。

进一步的，所述激发光单元用于产生径向偏振光束，并将所述径向偏振光束入射至所述表面等离激元激发单元。

进一步的，所述激发光单元包括：激光器、起偏器、涡旋波片、正透镜组；

所述激光器用于产生预设波长的激光光束，并将所述激光光束入射至所述起偏器；

所述起偏器用于对入射的激光光束成为线偏光，将得到的线偏光入射至所述涡旋波片；

所述涡旋波片用于将入射的线偏光变成径向偏振光，将得到的径向偏振光入射至所述正透镜组；

所述正透镜组，用于对入射的径向偏振光进行扩束准直，将准直得到的平行光入射至所述表面等离激元激发单元。

进一步的，所述表面等离激元激发单元设有镀金属膜的玻片，所述金属膜的玻片表面上有动态操作样品溶液，所述动态操控包括对所述样品溶液中的微纳结构进行单颗粒的捕获；

所述径向偏振光束在所述金属膜与所述样品溶液之间的接触面上，激发会聚的表面等离激元特殊光场用于实现SPP光镊捕获，并增强待测样品的拉曼信号。

进一步的，所述表面等离激元激发单元包括：分束器、高数值孔径物镜；