[发明专利]可提供动量的光镊夹产生装置及使光镊夹具有动量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光镊夹产生装置，特别是涉及一种可提供具有动量(Momentum)的光镊夹的光镊夹产生装置。

背景技术

利用激光梯度力来捕捉微小粒子或细胞的“光镊夹”技术已存在。传统光镊夹技术将激光通过具有相位延迟图形的绕射光学元件(DiffractiveOptical Element，DOE)，而相位延迟图形上各部分的通过光束彼此绕射以产生绕射图形，并决定激光的强度分布。在绕射图形中光强度较高的部分具有可捕捉微小粒子的效果。

然而，传统光镊夹技术无法提供横向(垂直光轴方向)动量来移动被捕捉到的微小粒子，因而当传统光镊夹技术欲将捕捉到的微小粒子进行移动时，需经由改变光调变器或外加推力，如水流及静电力的方式来提供动量移动捕捉到的微小粒子。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可提供具有动量的光镊夹产生装置及使光镊夹具有动量的方法，其可有效地改善传统光镊夹装置无法提供具有动量的光镊夹来移动光镊夹捕捉到的微小粒子的缺点，而具有可提供具有动量(Momentum)的光镊夹的优点。

根据本发明的目的，提出一种可提供具有动量的光镊夹产生装置，用以于一检测试件中提供一具有第一动量的第一光镊夹。此装置包括激光(Laser)光源、绕射光学元件(Diffractive Optical Element，DOE)及透镜。激光光源用以输出激光光。绕射光学元件具有相位延迟图形。激光在经过相位延迟图形后产生绕射图形。透镜接收绕射图形，并将绕射图形聚焦于检测试件，以形成具有第一动量的第一光镊夹。其中，透镜具有光轴，其与绕射光学元件相交于光轴交点。相位延迟图形的几何中心相对于光轴交点具有位移向量，而第一动量的方向与位移向量的方向为相关。

根据本发明的另一目的，提出一种使光镊夹具有横向动量的方法，其应用于可提供具有动量的光镊夹产生装置，以在检测试件上提供具有一动量的光镊夹。此方法包括下列的步骤。首先，提供绕射光学元件，其具有相位延迟图形。接着，提供激光通过相位延迟图形及一透镜，以在检测试件上产生光光场。绕射光学元件与透镜的光轴相交于一光轴交点。之后，沿着绕射光学元件的一表面上的第一方向平移绕射光学元件，使得相位延迟图形的几何中心相对光轴焦点具有一位移向量，以使光镊夹具有动量。其中，位移向量与动量的方向为相关。

根据本发明的另一目的，提出另一种使光镊夹具有动量的方法，其应用于可提供具有动量的光镊夹的装置，以于检测试件上提供具有动量的光镊夹。此方法包括下列的步骤。首先，决定一动量。接着，提供绕射光学元件，绕射光学元件具有对应至此动量的相位延迟图形。之后，提供激光光通过相位延迟图形及一透镜，以于检测试件上产生具有此动量的光镊夹。其中，绕射光学元件与透镜的光轴相交于光轴交点，相位延迟图形的几何中心相对于光轴交点具有一位移向量。此位移向量的方向与动量的方向为相关。

为了让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：

附图说明

图1为本发明第一实施例的可提供具有横向动量的光镊夹产生装置的方块图；

图2为图1中的绕射光学元件130的结构图；

图3为图1中影像感测器162于检测试件110上感测到的光镊夹OT1的示意图；

图4为本发明第一实施例的使光镊夹具有动量的方法的流程图；

图5为本发明第一实施例的另一使光镊夹具有动量的方法的流程图；

图6为本发明第二实施例的检测试件110中光镊夹OT2～OT5的示意图；

图7为本发明第二实施例的绕射光学元件230的示意图；

图8A为本发明第二实施例的绕射光学元件232的示意图；

图8B为本发明第二实施例的绕射光学元件234的示意图；

图9为本发明第二实施例的检测试件110中光镊夹OT2～OT5的另一示意图；

图10分别为依照图6中的检测试件110中微小粒子的移动状况的时序图。

主要元件符号说明：

10：可提供具有动量的光镊夹产生装置

110：检测试件

120：激光光源

LS：激光

130、230、232、234：绕射光学元件

P、P’：相位延迟图形

C、C2、C3、C4、C5：几何中心

TS：位移向量

140：透镜

LX：光轴

LXP、LXP’、LXP”、LXP’”：光轴交点