[发明专利]一种利用激光反射光斑来校正光镊漂移的装置和方法

说明书

本发明公开了一种利用激光反射光斑来校正光镊漂移的装置和方法。该利用激光反射光斑来校正光镊漂移的装置，其结构包括：光源光路，包括激光器、第一偏振分束器，分束光路和第二偏振分束器；样品光路，包括第一二色镜、样品台和位置敏感探测器；相机光路，包括相机，所述相机获取经样品台的光线以拍摄所述参考光束的反射光斑和参考球；处理器，用于根据所述漂移数值校正所述捕获光束的漂移。本发明所述利用激光反射光斑来校正光镊漂移的装置和方法通过将线偏振连续光分成参考光束和捕获光束，由于参考光束有着与捕获光束相同的位置变化，根据所述参考球的位置变化和所述参考光束的位置变化确定漂移数值后校正捕获光束与样品台的相对漂移。

技术领域

本发明属于一种校正光镊漂移的装置和方法，属于光镊领域，特别是涉及一种利用激光反射光斑来校正光镊漂移的装置和方法。

背景技术

光镊利用聚焦光束形成的光阱能够实现对微纳尺度物体的捕获，目前已经广泛应用在包括核酸酶的运动步长，停顿和回溯(backtracking)，以及蛋白质/核酸的折叠在内的各种生物物理问题的研究中。

传统的光镊通常采用表面耦合的构型，实验中样品的一端连接在盖玻片表面，样品的另一端连接在被光阱捕获的聚苯乙烯小球上。这种构型下样品通过盖玻片连接到周围的环境中，容易受到环境噪声的干扰。因此，表面耦合构型的光镊往往存在较大的漂移，从而影响其分辨率和稳定性，限制了其分辨样品的细微运动和精细结构的能力。为了进一步提升光镊的分辨率和稳定性，需要降低光镊的漂移。

目前降低光镊漂移主要有两种方法：一种是采用双光束构型的光镊，这种构型的光镊使用两束光捕获样品的两端，通过将样品悬浮于盖玻片表面来隔离周围的环境噪声。双光束构型的光镊由于两束光有着近乎完全相同的光路，在受到外界噪声干扰的时候，光束会在样品面上产生相同的运动，从而抵消了噪声。通过这种差分探测的方式，双光束构型的光镊能够很好地消除漂移。另一种是探测并消除表面耦合构型光镊的漂移，通过微纳加工的方法在盖玻片表面制备基准标记，并且引入第二束不同波长参考激光来测量该基准标记位置就可以得到光镊的漂移，之后可以通过纳米压电平台主动反馈来消除漂移。

在现有的两种技术中，都存在不同程度的局限。首先，双光束构型的光镊要同时探测两个光阱产生的力和位移，需要额外的探测器和设备，并且需要对实验环境进行精确的控制才能降低光镊的漂移，实现高的空间分辨率。除此之外，由于样品两端都需要光阱捕获，额外还需要结合微流控系统来形成样品。所以相比于表面耦合构型的光镊，双光束构型的光镊更加复杂，昂贵，并且在形成样品上更加费时，整体实验效率更低。

其次，目前使用的参考激光测量盖玻片表面的基准标记位置来校正表面耦合光镊漂移的方法，同样需要增加额外的激光和探测器，并且需要通过微纳加工的方法制备基准标记。因此，目前仍没有可以简单有效、低成本地校正表面耦合光镊漂移的方法。

发明内容

鉴于以上内容，本发明的目的是提供一种简单有效地利用激光反射光斑来校正光镊漂移的装置和方法。

本发明的目的及解决其技术问题是通过以下技术方案来实现的。

依据本发明提出的一种利用激光反射光斑来校正光镊漂移的装置，包括：

光源光路，包括激光器、第一偏振分束器，分束光路和第二偏振分束器；激光器产生的线偏振连续光经所述第一偏振分束器分成参考光束和捕获光束，所述参考光束经所述分束光路进入所述第二偏振分束器，所述捕获光束进入所述第二偏振分束器，所述第二偏振分束器将接收到的所述分束光路的参考光束和捕获光束合并为合并光束；

样品光路，包括第一二色镜、样品台和位置敏感探测器，所述第一二色镜接收所述第二偏振分束器出射的合并光束，并反射至所述样品台，与捕获样品作用后的光束进入所述位置敏感探测器；

相机光路，包括相机，所述相机获取经样品台的光线以拍摄所述参考光束的反射光斑和参考球；