[发明专利]一种基于液晶器件的光镊实验教学及科研装置

说明书

本发明涉及一种用于实验教学及科研的基于液晶器件的光镊装置，包括光学部件支撑架以及安装在光学部件支撑架上的光源模块、扩束模块、偏振控制模块、波前调制模块、缩束模块、聚焦模块、样品调整模块、显微模块以及监视记录模块；所述的波前调制模块包括第二可调光阑(501)、图案化取向液晶波片(502)和液晶波片调整架(503)，所述的第二可调光阑(501)和液晶波片调整架(503)活动设置在光学部件支撑架上，所述的图案化取向液晶波片(502)设于液晶波片调整架(503)上，所述的图案化取向液晶波片(502)具有图案化取向。与现有技术相比，本发明满足光镊实验教学及科研的需求，可操作性强，直观性强，结构紧凑。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，尤其是涉及一种用于实验教学及科研的基于液晶器件的光镊装置。

背景技术

光镊，又被称为单光束梯度力光阱，日常用来夹持物体的镊子都是有形物体，通过镊子施加一定的力钳住物体。捕获微小粒子的光镊是一个特别的光场，这个光场与物体相互作用时，物体整个受到光的作用从而达到被钳的效果，然后可以通过移动光束来实现迁移物体的目的。如果以形成光场的中心划定一个几微米方圆的区域，将会观察到一旦光子涉足这个禁区就会自动迅速坠落光的中心，表现出这个光场具有地心引力的效应。如将被光镊捕获的粒子比做坠入碗底的玻璃珠，那么，光镊又酷似一个陷阱。这个特别的光场造就了一个势能较低的区域，即从这区域内到区域外存在一个势垒，当物体的动能不足以克服势垒时，粒子将始终停留在阱内，最终呈现出光镊作用下的物体按特定路线运行的效果。此外，当光束通过具有拓扑荷数的图案化取向的液晶波片之后再聚焦，由于液晶波片几何相位的作用而携带轨道角动量的涡旋光束，可以使微观粒子产生绕轴的特定运动。

现有的商业光镊为了安全性和便携性，结构设计紧凑，且通过保护外壳封装，不利于学生了解商业光镊的工作原理，直观性差，光镊的大多数部件均已设计成型，可操作性差。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于实验教学及科研的基于液晶器件的光镊装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于实验教学及科研的基于液晶器件的光镊装置，包括光学部件支撑架以及安装在光学部件支撑架上的光源模块、扩束模块、偏振控制模块、波前调制模块、缩束模块、聚焦模块、样品调整模块、显微模块以及监视记录模块；

所述的波前调制模块包括第二可调光阑、图案化取向液晶波片和液晶波片调整架，所述的第二可调光阑和液晶波片调整架活动设置在光学部件支撑架上，所述的图案化取向液晶波片设于液晶波片调整架上。

进一步地，所述的光学部件支撑架包括光学面包板和竖直支架，所述的竖直支架垂直设置在光学面包板上，所述的竖直支架上沿光学面包板的法线方向活动设置有若干个滑动底座，每个滑动底座包括安装滑块、支杆套筒和支杆，所述的安装滑块活动设置在竖直支架上，所述的支杆套筒垂直固定在安装滑块上，所述的支杆同轴插在支杆套筒上。

进一步地，所述的光学部件支撑架还包括两块反射镜，每块反射镜通过反射镜架固定在其中一个滑动底座上，所述的两块反射镜关于竖直支架对称设置，所述的光源模块、扩束模块、偏振控制模块以及其中一块反射镜位于竖直支架的同一侧，所述的波前调制模块、缩束模块、聚焦模块、样品调整模块、显微模块、监视记录模块以及另一块反射镜位于竖直支架的同一侧。

进一步地，所述的光源模块包括依次活动设置在光学部件支撑架上的固体激光器、第一可调光阑和可调光衰减器。

进一步地，所述的偏振控制模块包括信号电压输出设备以及活动设置在光学部件支撑架上的线偏振片、电控液晶波片和四分之一波片，所述的信号电压输出设备设于光学部件支撑架上，且与电控液晶波片电性连接，所述的电控液晶波片的数量为一块或多块，所述的四分之一波片的数量为一块或多块。

进一步地，所述的扩束模块包括两个焦距不同的第一透镜组，所述的扩束模块活动设置在光学部件支撑架上；