[发明专利]一种简化的双光束光镊系统

说明书

本发明公开了一种基于空间光调制器的双光束光镊系统，包括按照光路依次设置的激光器、第一望远系统、用于调整入射光束的偏振方向的半波片、加载有相位图信息的空间光调制器、第二望远系统、显微物镜、样品池、反射镜、连接杆、微位移台；所述光束经过半波片后到达空间光调制器，经过空间光调制器的相位编码、波前调制，然后依次经过第二望远镜系统、显微物镜到达所述样品池。本发明大大简化了双光束光镊系统的结构，并且拓展了光镊的适用范围。

技术领域

本发明涉及应用光学技术领域、纳米技术领域、以及生物和物理领域，具体涉及一种简化的双光束光镊系统。

背景技术

光镊是以激光的力学效应为基础的一种物理工具，是利用强会聚的光场与微粒相互作用时形成的光势阱，即光镊来俘获粒子的。光镊是光与物质相互作用的结果，光镊技术利用光的辐射压力实现了对微小细胞等的操作，从开始的对微米级细胞操作到目前能够对亚纳米级细胞进行精密操作。

周金华等人的专利文献《一种俘获及探测复用的扫描光镊系统，公开号为CN102540447A》中，通过利用扫描转镜和针对激光45度全反射的二色镜使光束光斑大小与物镜后瞳一致，最后经高数值孔径物镜聚焦，形成了光镊。但是该系统中存在无法屏蔽系统噪声和粒子布朗运动噪声等问题，功能也较为单一，为实际操作带来了一些局限性，大大缩小了光镊系统的适用范围。在陆璇辉等人的专利文献《一种基于平面光波导的多光束光镊，公开号为CN102445732A》中，利用光纤耦合器在捕获平面上产生多光点阵列实现了对多个微粒进行操作，实现了多光束光势阱。但是该系统需要对多个光束进行耦合后进行分束，最后通过反射镜和透镜准直后对微粒进行操作，结构过于复杂。

发明内容

为了减小光镊系统噪声，并克服现有的多光束光镊系统过于复杂的缺点，本发明提出了一种简化的双光束光镊系统。利用空间光调制器，实现对光束的波前调制和相位编码，利用反射镜并辅以连接杆和微位移台实现对两个光势阱的相对位置的调节，使得系统结构极其简单，并且双光镊的结构可以有效屏蔽粒子的布朗运动，提高实验精度。

一种简化的双光束光镊系统，其特征在于：包括按照光路依次设置的激光器、第一望远镜系统、半波片、空间光调制器、第二望远镜系统、显微物镜、样品池、反射镜、连接杆、微位移台；

所述半波片用于调整入射光束的偏振方向；

所述空间光调制器上设有加载有相位图信息的调制区域；

所述光束经过半波片后到达空间光调制器，经过空间光调制器的相位编码、波前调制，然依次后经过第二望远系统、显微物镜到达所述样品池。

作为优选，所述激光器、第一望远镜系统之间设有光隔离器。光隔离器只允许光束单向通过，避免反射以光及散射光对激光器产生影响。

作为优选，第一望远镜系统、第二望远镜系统均包括两个凸面向背设置且共焦的凸透镜。本发明中，所述经第一望远镜系统扩束的光束平行度更好、直径更大、发散角更小。使得光束横截面分布更均匀。第二望远镜系统同样也会起到扩束准直的作用。

作为优选，所述激光器为红外波段激光器，平均输出功率为400mW或400mW以上。采用该技术方案，可以保证双光势阱在工作过程中，形成更大的捕获力。作为进一步优选，所述激光器输出激光波长为1064纳米，平均输出功率为500mW，可以满足抓获生物微粒要求。

本发明中激光输出光束为偏振光，通过半波片调整偏振光的方向。

作为优选，所述半波片可绕光轴旋转，通过旋转半波片，调整出射光偏振方向为空间光调制器的敏感方向。

作为优选，所述空间光调制器调制波长范围为620纳米到1550纳米。

相对于现有技术，本发明具有以下有益的技术效果：