[发明专利]一种基于圆形艾里光束的全息真空光镊装置

权利要求书

1.一种基于圆形艾里光束的全息真空光镊装置，其特征在于，包括真空腔(19)、调制光束生成组件、4F系统、分光镜(8)、第一反射镜(9)、第二反射镜(11)、第三反射镜(10)、第三凸透镜(12)、第四凸透镜(13)和探测组件；微纳粒子(14)、第三凸透镜(12)和第四凸透镜(13)均放置于真空腔(19)内，调制光束生成组件出射的调制光束经4F系统后入射至分光镜(8)，经分光镜(8)的透射光束再经第一反射镜(9)的反射后入射至真空腔(19)内，然后经真空腔(19)内的第三凸透镜(12)会聚后形成第一圆形艾里光束；经分光镜(8)的反射光束再依次经第二反射镜(11)的反射和第三反射镜(10)的反射后入射至真空腔(19)内，然后经真空腔(19)内的第四凸透镜(13)会聚后形成第二圆形艾里光束，第一圆形艾里光束和第二圆形艾里光束在真空腔内对射布置并形成光阱捕获区域，微纳粒子(14)在光阱捕获区域内被捕获并且在高真空环境下稳定地悬浮，探测组件设置在真空腔(19)的侧面，用于探测微纳粒子(14)的运动。

2.根据权利要求1所述的一种基于圆形艾里光束的全息真空光镊装置，其特征在于，所述调制光束生成组件包括第一激光器(1)、半波片(2)、偏振分光镜(3)和空间光调制器(4)；第一激光器(1)中出射的捕获激光光束沿光轴依次经半波片(2)的透射、偏振分光镜(3)的透射以及空间光调制器(4)的反射调制后生成调制光束，调制光束携带了圆形艾里光束的相位全息图信息。

3.根据权利要求1所述的一种基于圆形艾里光束的全息真空光镊装置，其特征在于，所述4F系统包括第一凸透镜(5)、光阑(6)和第二凸透镜(7)；调制光束生成组件调制光束沿光轴依次经第一凸透镜(5)、光阑(6)和第二凸透镜(7)后入射至分光镜(8)；第一凸透镜(5)与调制光束生成组件之间的距离、第一凸透镜(5)与光阑(6)之间的距离、光阑(6)与第二凸透镜(7)之间的距离均为焦距F。

4.根据权利要求1所述的一种基于圆形艾里光束的全息真空光镊装置，其特征在于，经所述第二凸透镜(7)会聚后的光束依次经分光镜(8)和第一反射镜(9)后最终到达第三凸透镜(12)前焦面所经过的距离等于焦距F；

经所述第二凸透镜(7)会聚后的光束经过分光镜(8)、第二反射镜(11)和第四反射镜(10)后最终到达第四凸透镜(13)前焦面所经过的距离也等于焦距F。

5.根据权利要求1所述的一种基于圆形艾里光束的全息真空光镊装置，其特征在于，所述探测组件包括第二激光器(15)、第五凸透镜(16)、第六凸透镜(17)和四象限探测器(18)；第二激光器(15)中出射的探测激光束经第五凸透镜(16)后照射至真空腔(19)内的被捕获的微纳粒子(14)上，经被捕获的微纳粒子(14)散射后的光束由第六凸透镜(17)收集后入射到四象限探测器(18)的中心。

6.根据权利要求1所述的一种基于圆形艾里光束的全息真空光镊装置，其特征在于，所述真空腔(19)的腔壁上开设有用于光束透过的光学窗口，光学窗口中镀有增透膜。

7.根据权利要求1所述的一种基于圆形艾里光束的全息真空光镊装置，其特征在于，所述微纳粒子(14)形状包括球状、椭球状、棒状和哑铃状。

8.根据权利要求1所述的一种基于圆形艾里光束的全息真空光镊装置，其特征在于，所述微纳粒子(14)在空间三维度上的尺寸介于数纳米至数百微米之间。

9.根据权利要求1所述的一种基于圆形艾里光束的全息真空光镊装置，其特征在于，所述空间光调制器(4)中还施加其他特殊光束的相位全息图信息，其他特殊光束为艾里光束、涡旋光束、贝塞尔光束、径向偏振光束、角向偏振光束以及上述光束所衍生的特殊光场分布光束中的一种光束。