[发明专利]一种基于全息光学的多色成像系统及全息光镊装置

说明书

本申请公开了基于全息光学的多色成像系统及全息光镊装置，包括：激光器用于发出光捕获所用激光；偏振调制部用于将激光器发出的激光进行偏振态调制，以实现激光强度的控制；空间光调制器用于对来自偏振调制部的光进行光场调制，调制后的光场经物镜紧聚焦后形成光镊。系统包括：多波长光模块用于激发不同波段染料，对样品进行多色成像与追踪；显微镜，放大和观察样品的平台；图像采集模块用于光力矩分析和多色荧光成像；控制终端用于控制全息光镊模块、读取图像采集模块的成像信息和控制显微镜中的电动机械快门。通过本申请解决了光镊系统在显微成像方面能力局限的问题，利用全息光镊捕获和移动样品，并进行样本多维结构与动态分析。

技术领域

本申请涉及到光领域，具体而言，涉及一种基于全息光学的多色成像系统及全息光镊装置。

背景技术

光镊即单光束梯度力光阱，是基于散射力和辐射压梯度力相互作用而形成的能够捕获整个米氏和瑞利散射范围粒子的势阱。对粒子起捕获作用的是梯度力，要想将粒子稳定地束缚在光场势阱中，轴向梯度力必须要克服散射力。所以通常需要使用较大数值孔径的显微物镜将激光束高度会聚，从而产生足够强的梯度力来实现粒子的捕获。在软物质、生命科学与生物医学等领域，光镊技术可以和光学显微物镜技术相结合，实现单个微粒的观察、捕获和操纵，但显微光镊装置尚未应用于高灵敏定量检测。

对于软物质、生命科学与生物医学等检测领域中涉及到的光路结构中的光镊系统来说，现有技术中的系统产生捕捉粒子的光阱的能力受限，影响了光镊的应用。

发明内容

本申请实施例提供了一种基于全息光学的多色成像系统及全息光镊装置，以至少解决现有技术中基于显微镜的光镊系统与多波长荧光成像系统能力有限的问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种全息光镊装置，包括：激光器，用于发出激光；偏振调制部，用于将所述激光器发出的激光进行偏振态调制，以实现激光强度的控制；空间光调制器，用于对来自所述偏振调制部的光进行光场调制，其中，调制后的所述光场经第一显微物镜后形成光镊。

进一步地，所述偏振调制部包括：光隔离器，用于隔离反射回倒的激光并使所述激光器发出的激光变为线偏振光；半波片，所述半波片通过旋转使得所述线偏振光的光线偏振方向旋转；扩束器，将所述半波片出射的线偏振光的激光光束直径扩大；偏振分束器或偏振片，经过所述扩束器的光入射到所述偏振分束器或偏振片，其中，所述偏振片用于输出预定偏振方向的光，所述偏振分束器将入射光分为偏振方向相互正交的两束光输出。

进一步地，所述偏振调制部还包括：设置在所述半波片和所述扩束器之间的第一反射镜和第二反射镜，其中，经过所述第一发射镜和所述第二发射镜的出射光与入射到所述第一反射镜和所述第二反射镜的入射光平行且方向相反。

进一步地，所述装置还包括：设置在所述偏振调制部和所述空间光调制器之间的第三反射镜和第四反射镜，其中，经过所述第三发射镜和所述第四发射镜的出射光与入射到所述第三反射镜和所述第四反射镜的入射光平行且方向相反。

进一步地，所述装置还包括：透镜，所述空间光调制器的出射光经过所述透镜后出射。

进一步地，所述透镜包括：第一透镜和第二透镜，以及设置在所述第一透镜和所述第二透镜之间的空间隔离器，其中，所述空间隔离器用于滤去零级光。

根据本申请的另一个方面，还提供了一种基于全息光镊的多色成像系统，包括：多波长光模块，用于发出多波长的激发光，其中，所述多波长光模块发出的光用于激发荧光染料产生多种荧光；上述的全息光镊装置，其中，所述光镊用于捕获和/或移动被激发产生荧光的微粒；第一二向色镜，用于将所述多色光模块的出射光和所述全息光镊装置的出射光进行合束。