[发明专利]一种基于多芯光纤的光致微马达

权利要求书

1.一种基于多芯光纤的光致微马达，其特征在于：包括光纤光源(1)，光开关(2)、控制系统(3)、多芯光纤耦合器(4)、多芯光纤(5)、光吸收性条形转子(6)、液体基质(7)，控制系统(3)控制每一个光开关(2)的通光、断光顺序和切换时间；多芯光纤(5)包括1个中心纤芯(5-1)和n-1个径向纤芯(5-2)，径向纤芯(5-2)以中心纤芯(5-1)为中心环形对称分布，并且径向纤芯(5-2)与中心纤芯(5-1)处于同一公共包层中；n个光纤光源(1)分别与n个光开关(2)、多芯光纤耦合器(4)和多芯光纤(5)顺序连接，多芯光纤(5)的尾纤位于液体基质(7)中；在多芯光纤(5)的中心纤芯(5-1)和某个径向纤芯(5-2)出射光场的作用下，光吸收性条形转子(6)受到Δα型光泳力的作用而被稳定捕获在两束光之间，随着激光在径向纤芯(5-2)中依次交替输入，在多芯光纤(5)的出射端引入环形分布、顺序出现的高斯光场，该光场在光纤尾纤附近产生定轴旋转的温度场，温度场的旋转轴为多芯光纤(5)的中心轴，由温度场所产生的Δα型光泳力发挥横向牵引的作用，实现光吸收性条形转子(6)的定轴旋转，通过控制系统(3)控制激光在径向纤芯(6-2)中的注入顺序与切换速度，实现光吸收性条形转子(6)的旋转方向与旋转速度的实时控制与调节。

2.根据权利要求1所述的一种基于多芯光纤的光致微马达，其特征在于：所述多芯光纤耦合器(4)包括n个输入端和一个输出端，n个输入端分别与n个光开关(2)对应连接，输出端与多芯光纤(5)连接；n大于等于4。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于多芯光纤的光致微马达，其特征在于：所述光吸收性条形转子(6)的物理特性近似为黑体，即一种黑色不透明的条形物体。

4.根据权利要求3所述的一种基于多芯光纤的光致微马达，其特征在于：所述光开关(2)之间的切换时间大于Δα型光泳力的热弛豫时间，其中Δα型光泳力的热弛豫时间在毫秒量级。

5.根据权利要求4所述的一种基于多芯光纤的光致微马达，其特征在于：两个相邻径向纤芯(5-2)之间的距离小于或等于Δα型光泳力的作用范围。

6.根据权利要求1或2所述的一种基于多芯光纤的光致微马达，其特征在于：所述液体基质(7)的佩克莱特数P_e和雷诺数R_e远小于1而普朗特数P_r远大于1，如纯甘油溶液；当P_e和R_e都远小于1时液体中没有对流和层流现象，当P_r远大于1时，与热扩散率相比，液体基质(7)与光吸收性条形转子(6)之间的动量扩散率控制整个传热过程中的温度变化，此时基于动量调节的Δα型光泳力控制光吸收性条形转子(6)的运动。

7.根据权利要求3所述的一种基于多芯光纤的光致微马达，其特征在于：所述液体基质(7)的佩克莱特数P_e和雷诺数R_e远小于1而普朗特数P_r远大于1，如纯甘油溶液；当P_e和R_e都远小于1时液体中没有对流和层流现象，当P_r远大于1时，与热扩散率相比，液体基质(7)与光吸收性条形转子(6)之间的动量扩散率控制整个传热过程中的温度变化，此时基于动量调节的Δα型光泳力控制光吸收性条形转子(6)的运动。

8.根据权利要求4或5所述的一种基于多芯光纤的光致微马达，其特征在于：所述液体基质(7)的佩克莱特数P_e和雷诺数R_e远小于1而普朗特数P_r远大于1，如纯甘油溶液；当P_e和R_e都远小于1时液体中没有对流和层流现象，当P_r远大于1时，与热扩散率相比，液体基质(7)与光吸收性条形转子(6)之间的动量扩散率控制整个传热过程中的温度变化，此时基于动量调节的Δα型光泳力控制光吸收性条形转子(6)的运动。