專(zhuān)利名稱(chēng):雙向彎曲表面芯光纖微小粒子旋轉(zhuǎn)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
[0001]本發(fā)明涉及的是ー種微小粒子旋轉(zhuǎn)器，具體地說(shuō)是ー種基于雙向彎曲表面芯光纖微小粒子旋轉(zhuǎn)器。利用彎曲表面芯光纖和彎曲拋磨光纖的倏逝場(chǎng)產(chǎn)生光輻射壓カ驅(qū)動(dòng)微小粒子旋轉(zhuǎn)。
背景技術(shù)：
近些年來(lái)，微全分析系統(tǒng)(μ TAS)也稱(chēng)為單晶片上構(gòu)建的實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)在醫(yī)學(xué)研究、生物應(yīng)用分析和化學(xué)領(lǐng)域掀起了巨大的研究浪潮。由微小粒子構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)器在微流系統(tǒng)中充當(dāng)攪拌器這一至關(guān)重要的角色，因此設(shè)計(jì)和制備微小粒子旋轉(zhuǎn)器變得也越來(lái)越重要。為了獲得更高性能的旋轉(zhuǎn)器，人們開(kāi)始使用光驅(qū)動(dòng)。
光具有產(chǎn)生福射壓カ的線性動(dòng)量,在一定條件下,光還攜帶有角動(dòng)量，包括自旋角動(dòng)量和軌道角動(dòng)量。1936年，R.A. Beth在實(shí)驗(yàn)上讓一束圓偏振光通過(guò)細(xì)絲懸掛的半波片，首次利用光束中光子的角動(dòng)量實(shí)現(xiàn)了物體的旋轉(zhuǎn)。自此以來(lái)人們一直在不停的探索著實(shí)現(xiàn)光致旋轉(zhuǎn)的方法。自從1986年Askin等人在Opt. Lett. 11，288-290上發(fā)表文早“Observation of asingie—beam gradient force optical trap for dielectricparticles提出了 “光鑷”實(shí)現(xiàn)了對(duì)粒子的三維空間控制，同時(shí)也促進(jìn)了光致旋轉(zhuǎn)的發(fā)展。到目前為止實(shí)現(xiàn)光驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)主要采用如下幾種方式第一種方式是利用自旋角動(dòng)量實(shí)現(xiàn)萬(wàn)定轉(zhuǎn)，如又獻(xiàn)(Sugiura T, Kawata S, Minami S. Opticalrotation of small particlesby a circularly-polarized laser beam in an optical microscope. JSpectroscSocJpn 1990,39:342)中提到利用圓偏振光激光束作用到雙折射材料；第二種方式是利用軌道角動(dòng)量實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，如文獻(xiàn)(Sato S, Ishigure M, Inaba H. Optical trapping andmanipulation ofmicroscopic particles and biological cells using higher-oraermode Nd YAG laserbeams. Electron. Lett. ,1991,27 :1831-1832)中提到的一種非均勻強(qiáng)度的高階模式激光束照射；第三種方式是利用光的線性動(dòng)量實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，設(shè)計(jì)制作具有特定外形結(jié)構(gòu)的微型器件，利用器件對(duì)光束的反射、折射、吸收等相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)器件的旋轉(zhuǎn)(祝安定，劉宇翔，郭銳，等.ー種微型轉(zhuǎn)子的激光加工和光致旋轉(zhuǎn).光電工程.2006，33(1) :10-13)。使用特殊形狀如風(fēng)車(chē)狀的微粒，光束本身不攜帶角動(dòng)量，可以是線偏振光也可以是非偏振光，其光致旋轉(zhuǎn)的原理類(lèi)似風(fēng)吹風(fēng)車(chē)轉(zhuǎn)動(dòng)，光場(chǎng)的光壓力作用在風(fēng)車(chē)狀的微粒上會(huì)產(chǎn)生扭矩從而使微粒旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速與光強(qiáng)成正比。匈牙利科學(xué)院的Ormos小組在這方面做了大量的研究工作。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是微粒的轉(zhuǎn)速與方向可以人為控制，缺點(diǎn)是受到微粒的形狀的限制，但隨著雙光子加工加工技術(shù)的發(fā)展，這種實(shí)驗(yàn)方法應(yīng)用起來(lái)更加的靈活。另外還有雙光纖法、雙光阱法、干渉激光模式法等多種巧妙的方法，這些光學(xué)旋轉(zhuǎn)方法的巧妙之處一般都在于光阱激光模式的選擇以及光路的設(shè)計(jì)思想，還有待進(jìn)ー步改進(jìn)和完善。但目前為止都是采用激光形成光鑷進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。由于激光光鑷體積比較龐大，不易移動(dòng)，造價(jià)高等不足我們提出雙向彎曲表面芯光纖進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
自 1992 年 S. Kawata 和 T. Sugiura (S. Kawata and Τ· Sugiura, “Movement ofmicrometer-sizedparticles in the evanescent field of a laser beam,，，Opt.Lett. 17，772-774，1992)第一次證明了可以用棱鏡產(chǎn)生的倏逝場(chǎng)對(duì)微粒進(jìn)行操縱后，基于倏逝場(chǎng)的微粒操作得到了逐步的發(fā)展。人們利用光波導(dǎo)產(chǎn)生的倏逝波對(duì)多種微粒的操作進(jìn)行了研究。Grujic 等(K. Grujic, O. G. Helles0, J. S. Wilkinson and J. P. Hole,‘‘Optical propulsion of microspheres along a channel waveguide producedbyCs+ion-exchange in glass, Opt. Commun. 239, 227-235, 2004)對(duì)沿著銫離子交換法制作的波導(dǎo)運(yùn)動(dòng)的微粒進(jìn)行了研究，使小生物分子吸附在乳膠球上進(jìn)而可以被光場(chǎng)操縱，并且用同樣的方法制作了 Y形分支結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)，通過(guò)改變?cè)诙嗄Ｖ鞲刹▽?dǎo)的光場(chǎng)分布來(lái)觀測(cè)分支結(jié)構(gòu)對(duì)微粒的篩選效率(K. Grujic, O. G. Helles0, J. S. Wilkinson, J. P. Hole,“borting οι poiystyrenemicrospheres using a Y-branched optical waveguide”，Optics Express 13(2005) 1-7)。Gaugiran 等(S.Gaugiran, S.Getin, G. Colas, A. Fuchs,F.Chatelain, J. Derouard, and J. M. Fedeli, “Opticalmanipulation of microparticlesand cells on silicon nitride waveguides,，，Opt. Express, vol. 13, pp. 6956-6963,Sep. 2005)他們對(duì)無(wú)便簽的紅細(xì)胞和酵母細(xì)胞進(jìn)行操縱，這是首次把這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于生物細(xì)胞的操作上，并成功對(duì)紅細(xì)胞和酵母細(xì)胞以I μ m/s的速度推進(jìn)。此外，Yang等 (Allen H. J. Yang, Sean D. Moore, Bradley S. Schmidt, Matthew Klug， Michal Lipsonand DavidErickson. “Optical manipulation of nanoparticles and biomoleculesinsub-wavelength slotwaveguides，，，Nature. Letters, Vol. 457, pp. 71-75, January. 2009)采用狹縫波導(dǎo)對(duì)微小粒子的光操縱進(jìn)行了研究。這種狹縫波導(dǎo)把電磁能量縮減到60nm的尺寸內(nèi)，以此來(lái)克服光的衍射問(wèn)題。并用這種方法捕獲和傳輸了 75nm的電介質(zhì)納米球和λ-DNA分子。相比于傳統(tǒng)的點(diǎn)捕獲，這種方法可以看為是線捕獲，因此可以對(duì)延展的生物大分子進(jìn)行直接的操作。而 Shen 等(Fang-Wen Sheu,Hong-Yu ffu, and Sy-Hann Chen. “Usinga slightly tapered optical tiber toattract and transport microparticles，，,OPTICSEXPRESS, Vol. 18，No. 6，pp. 5574-5579，2010)通過(guò)光纖拉錐的方法產(chǎn)生的倏逝場(chǎng)對(duì)微粒進(jìn)行操縱。他們把ー根標(biāo)準(zhǔn)的125 μ m直徑的單模傳輸光纖拉成腰直徑為50 μ m的錐形光纖，當(dāng)通入960m激光后,可以使10 μ m的微球產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具備體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、易操作、易封裝固定等優(yōu)點(diǎn)，能避免由于直接接觸損傷溶劑活性的雙向彎曲表面芯光纖微小粒子旋轉(zhuǎn)器。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的
包括兩根彎曲單芯光纖和微小粒子，所述彎曲單芯光纖是可以使纖芯表面的倏逝場(chǎng)透射出包層的至少在彎曲部位纖芯是靠近包層表面的單芯光纖，兩根彎曲光纖相向一端分別與光源連接，兩根彎曲單芯光纖對(duì)稱(chēng)排布并且彎曲弧度相同，微小粒子位于兩根彎曲單芯光纖的對(duì)稱(chēng)中心位置，所述微小粒子的上體為密度較小材質(zhì)制成的ー個(gè)圓柱、底部為密度較大的材質(zhì)制成的帶有多個(gè)翼的螺旋狀。
本發(fā)明還可以包括
I、所述彎曲單芯光纖是彎曲表面單芯光纖。[0010]2、所述彎曲單芯光纖是標(biāo)準(zhǔn)單模光纖在彎曲一定弧度后在纖芯的正上方將光纖包層拋磨到倏逝場(chǎng)存在的區(qū)域制成的彎曲的拋磨表面芯光纖。

3、所述彎曲單芯光纖是偏心光纖在彎曲一定弧度后在纖芯的正上方將光纖包層拋磨到倏逝場(chǎng)存在的區(qū)域制成的彎曲的拋磨表面芯光纖。
4、所述拋磨表面芯光纖的包層拋磨段的橫截面相似于D形，未拋磨部分的橫截面為圓形。
利用倏逝場(chǎng)光學(xué)捕獲與操控的光學(xué)系統(tǒng)在微流驅(qū)動(dòng)中體現(xiàn)出較大的優(yōu)越性。因?yàn)榛谫渴艌?chǎng)光學(xué)捕獲與操控的光學(xué)系統(tǒng)的操縱區(qū)域不會(huì)受到激光光斑尺寸的限制，僅受限于系統(tǒng)的散射和吸收損耗，此外，増加了器件的集成度，減少了成本，使器件朝著高密度低成本的方向發(fā)展。我們還可以利用高折射率材料控制光場(chǎng)能量的分布區(qū)域的空間尺寸，使之遠(yuǎn)小于自由空間光的波長(zhǎng)，從而來(lái)實(shí)現(xiàn)微納粒子的捕獲與旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明提供了一種新穎的基于雙向彎曲表面芯光纖驅(qū)動(dòng)微小粒子構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)器，它采用了由兩根彎曲表面單芯光纖或兩根彎曲的拋磨表面芯光纖和微小粒子組成，并且在兩根彎曲光纖中相向注入光。相對(duì)傳統(tǒng)利用激光驅(qū)動(dòng)微粒構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)器，它不僅具備體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、易操作、易封裝固定等優(yōu)點(diǎn)，并且在封閉的環(huán)境中可進(jìn)行非接觸操控等優(yōu)點(diǎn)，也更方便地修改操作位置，并且具有倏逝場(chǎng)利用的區(qū)域方便人為操控的巨大優(yōu)勢(shì)，由于利用光纖的倏逝場(chǎng)產(chǎn)生的光輻射カ驅(qū)動(dòng)微粒旋轉(zhuǎn)，避免了由于功率過(guò)大灼燒微粒的現(xiàn)象而且系統(tǒng)采取非接觸驅(qū)動(dòng)，避免由于直接接觸損傷溶劑活性，所以廣泛應(yīng)用在生物和化學(xué)領(lǐng)域。
實(shí)現(xiàn)雙向彎曲表面芯光纖驅(qū)動(dòng)微小粒子旋轉(zhuǎn)的基本原理是由于表面芯光纖的結(jié)構(gòu)，纖芯中的傳輸光由纖芯福射出去，在光纖表面形成福射場(chǎng)或倏逝場(chǎng)，形成了光梯度場(chǎng)，因此在光場(chǎng)附近會(huì)產(chǎn)生カ場(chǎng)，力的矢量從光功率最小值指向光功率最大值，從而處于光纖表面的微小粒子會(huì)受到カ的作用，其所受到的合力可以分解為指向光纖纖芯中心的力和沿著光傳播方向的力，這兩個(gè)カ就是微小粒子受到的捕獲カ和推進(jìn)カ。由于兩根彎曲表面芯光纖相向注入光共同作用微小粒子，微小粒子收到四個(gè)カ的作用下，垂直光傳播方向受カ平衡，沿著光傳播方向根據(jù)光致旋轉(zhuǎn)的原理類(lèi)似風(fēng)吹風(fēng)車(chē)轉(zhuǎn)動(dòng)，光場(chǎng)的光壓力作用在風(fēng)車(chē)狀的微粒上會(huì)產(chǎn)生扭矩從而使微粒旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速與光強(qiáng)成正比。相対的光傳播方向可以使扭矩疊加，從而獲得更高的轉(zhuǎn)速。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)
I、本發(fā)明提供了一種基于雙向彎曲表面芯光纖微小粒子旋轉(zhuǎn)器，它采用了新穎的由兩根彎曲表面單芯光纖或兩根彎曲拋磨表面芯光纖形成的倏逝場(chǎng)產(chǎn)生的カ對(duì)微小粒子驅(qū)動(dòng)，相對(duì)傳統(tǒng)激光驅(qū)動(dòng)微轉(zhuǎn)子裝置，它具備體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)単、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、操作自由度大、易操作可以方便地修改操作位置、實(shí)現(xiàn)外部控制俘獲和旋轉(zhuǎn)的優(yōu)點(diǎn)。
2、雙向彎曲表面芯光纖水平對(duì)稱(chēng)分布使得微攪拌器裝置下表面水平，易于裝配、固定。
3、由于采用倏逝場(chǎng)產(chǎn)生的光輻射カ驅(qū)動(dòng)微粒旋轉(zhuǎn)，其光束能夠避免傳統(tǒng)激光驅(qū)動(dòng)裝置由于功率過(guò)大在微轉(zhuǎn)子的表面產(chǎn)生灼傷的現(xiàn)象。
4、由于采用非接觸驅(qū)動(dòng)，避免由于直接接觸損傷溶劑活性，所以廣泛應(yīng)用在生物和化學(xué)領(lǐng)域。[0021]5、利用不同密度材料制成的微小粒子，使重心在底部，從而使得微小顆粒直立懸浮在液體中，可以穩(wěn)定驅(qū)動(dòng)粒子旋轉(zhuǎn)。


圖I基于雙向彎曲表面單芯光纖微小粒子旋轉(zhuǎn)器示意圖；
圖2雙向彎曲表面單芯光纖橫截面示意圖；
圖3基于雙向彎曲拋磨偏芯光纖微小粒子旋轉(zhuǎn)器示意圖；
圖4-1至圖4-4雙向彎曲拋磨表面芯光纖拋磨前后橫截面示意圖，其中圖4-1標(biāo)準(zhǔn)單模光纖拋磨前其橫截面示意圖；圖4-2標(biāo)準(zhǔn)單模光纖拋磨后其橫截面示意圖；圖4-3偏心光纖拋磨前其橫截面示意圖；圖4-4偏心光纖拋磨后其橫截面示意圖；
圖5-1至圖5-4微小粒子結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖5-1微小粒子三維空間圖；圖5_2微小粒子上視圖；圖5-3微小粒子前視圖；圖5-4微小粒子右視圖；
圖6光源尾纖與表面單芯光纖或偏芯光纖的焊接對(duì)準(zhǔn)示意圖；
圖7連接有光源尾纖的彎曲表面單芯光纖結(jié)構(gòu)示意圖；
圖8基于偏芯光纖拋磨成表面芯光纖連接光源尾纖結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述
結(jié)合圖1、2所示，本發(fā)明第一種實(shí)施方式是由兩根彎曲表面單芯光纖I和微小粒子2組成，兩根彎曲光纖相向一端分別與光源連接，在兩根彎曲表面芯光纖中相向注入光。兩根彎曲單芯光纖對(duì)稱(chēng)排布并且彎曲弧度相同，微小粒子位于兩根彎曲單芯光纖的對(duì)稱(chēng)中心位置。同時(shí)結(jié)合圖5-1至圖5-4，所述微小粒子的上體為密度較小材質(zhì)制成的ー個(gè)圓柱、底部為密度較大的材質(zhì)制成的帶有多個(gè)翼的螺旋狀。因?yàn)閺澢砻鎲涡竟饫w的結(jié)構(gòu)，纖芯中的傳輸光3以倏逝波4的形式透射出包層并作用在微小粒子2上，這部分透射出來(lái)的倏逝場(chǎng)對(duì)微小粒子2產(chǎn)生光輻射壓力形成扭轉(zhuǎn)カ矩實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)。
結(jié)合圖3、圖4-3、圖4-4，本發(fā)明第二種實(shí)施方式是由兩根偏心光纖5經(jīng)彎曲拋磨后形成彎曲拋磨表面芯光纖和微小粒子2組成，并且在兩根彎曲表面芯光纖中相向注入光。利用拋磨區(qū)域6形成的倏逝場(chǎng)作用在微小粒子2上，這部分透射出來(lái)的倏逝場(chǎng)對(duì)微小粒子2產(chǎn)生光輻射壓力形成扭轉(zhuǎn)カ矩實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)。
結(jié)合圖3、圖4-1、圖4-2所示，本發(fā)明第三種實(shí)施方式是由兩根標(biāo)準(zhǔn)單模光纖7經(jīng)彎曲拋磨后形成彎曲拋磨表面芯光纖和微小粒子2組成，并且在兩根彎曲表面芯光纖中相向注入光。利用拋磨區(qū)域6形成的倏逝場(chǎng)作用在微小粒子2上，這部分透射出來(lái)的倏逝場(chǎng)對(duì)微小粒子2產(chǎn)生光輻射壓力形成扭轉(zhuǎn)カ矩實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)。
上述實(shí)施方式中的光纖的組成包括纖芯11和包層12。
下面舉例說(shuō)明本發(fā)明的制作過(guò)程
制作過(guò)程I :
I、光源尾纖耦合連接取兩段表面單芯光纖，分別將兩段光纖各一端進(jìn)行涂覆層祛除、切割，然后相向一端與帶光源尾纖的單模光纖8進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)焊接如圖6所示。在圖7所示的焊點(diǎn)9處進(jìn)行加熱至軟化狀態(tài)，然后進(jìn)行拉錐，并進(jìn)行光功率監(jiān)測(cè)，直到耦合到表面單芯光纖的光功率達(dá)到最大時(shí)為止；
2、封裝保護(hù)將內(nèi)徑大于標(biāo)準(zhǔn)光纖和表面單芯光纖的石英管調(diào)至圖7所示的耦合區(qū)10處，利用環(huán)氧樹(shù)脂固定好，然后進(jìn)行二次涂覆完成整體保護(hù)；
3、旋轉(zhuǎn)微粒將制備好的兩段表面單芯光纖，按照相同角度彎曲，中心距離20微米，水平對(duì)稱(chēng)排布，相向通入光。
4、微粒的加工其中微小粒子的加工如圖5所示，首先在CAD中設(shè)計(jì)所需求的模型，然后按照CAD已經(jīng)設(shè)計(jì)好的應(yīng)用程序，轉(zhuǎn)化為控制器可以識(shí)別的指令，再利用計(jì)算機(jī)的軟件控制系統(tǒng)控制三維移動(dòng)軸的精密運(yùn)動(dòng)和光閘的通斷，實(shí)現(xiàn)飛秒激光有選擇性加工，此 時(shí)飛秒激光準(zhǔn)直后從顯微鏡左側(cè)入射，經(jīng)過(guò)反射鏡反射后，被100倍顯微物鏡聚焦到不同密度的光敏樹(shù)脂內(nèi)，光敏樹(shù)脂位于玻片表面，玻片固定在三維移動(dòng)軸上，從而在光敏樹(shù)脂內(nèi)制作三維立體微器件，未曝光的材料用溶劑溶解，就得到所需的固化三維微結(jié)構(gòu)即所設(shè)計(jì)的微小粒子。
制作過(guò)程2:
I、光源尾纖耦合連接取兩段偏芯光纖，分別將兩段光纖各一端進(jìn)行涂覆層祛除、切割，然后相向一端與帶光源尾纖的單模光纖8進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)焊接如圖6所示。在圖8所示的焊點(diǎn)9處進(jìn)行加熱至軟化狀態(tài)，然后進(jìn)行拉錐，并進(jìn)行光功率監(jiān)測(cè)，直到耦合到偏芯光纖的光功率達(dá)到最大時(shí)為止；
2、封裝保護(hù)將內(nèi)徑大于標(biāo)準(zhǔn)光纖和偏芯光纖的石英管調(diào)至圖8所示的耦合區(qū)10處，利用環(huán)氧樹(shù)脂固定好，然后進(jìn)行二次涂覆完成整體保護(hù)；
3、彎曲拋磨表面芯光纖制作將經(jīng)過(guò)1、2步驟制備好的兩段連接光源尾纖的偏芯光纖分別用環(huán)氧膠固定在ー塊上面開(kāi)著弧型槽的玻璃基塊上，然后將光纖與此基塊一起在商用光學(xué)拋磨機(jī)上研磨，拋磨至有倏逝場(chǎng)4形成，拋磨完畢后，需用其他化學(xué)溶劑來(lái)溶解環(huán)氧膠。同理取另外一段相同長(zhǎng)度光纖做相同處理。拋磨區(qū)域6的橫截面為D形，未拋磨區(qū)域的橫截面為圓形。將已經(jīng)過(guò)拋磨后的兩段光纖彎曲一定角度后，拋磨區(qū)域6相對(duì)并水平布置在玻璃基底上，并用膠進(jìn)行固定，并相向通入光。
4、微粒的加工如制作過(guò)程I中步驟4。
制作過(guò)程3
I、彎曲拋磨表面芯光纖制作去兩段帶有光源的標(biāo)準(zhǔn)單模光纖7分別用環(huán)氧膠固定在ー塊上面開(kāi)著弧型槽的玻璃基塊上，然后將光纖與此基塊一起在商用光學(xué)拋磨機(jī)上研磨，拋磨至有倏逝場(chǎng)4形成，拋磨完畢后，需用其他化學(xué)溶劑來(lái)溶解環(huán)氧膠。同理取另外一段相同長(zhǎng)度光纖做相同處理。拋磨區(qū)域6的橫截面為D形，未拋磨區(qū)域的橫截面為圓形。將已經(jīng)過(guò)拋磨后的兩段光纖彎曲一定角度后，拋磨區(qū)域6相對(duì)并水平布置在玻璃基底上，并用膠進(jìn)行固定，并相向通入光。
2、微粒的加工如制作過(guò)程I中步驟4。
權(quán)利要求
1.一種雙向彎曲表面芯光纖微小粒子旋轉(zhuǎn)器，其特征是包括兩根彎曲單芯光纖和微小粒子，所述彎曲單芯光纖是可以使纖芯表面的倏逝場(chǎng)透射出包層的至少在彎曲部位纖芯是靠近包層表面的單芯光纖，兩根彎曲光纖相向一端分別與光源連接，纖芯中的傳輸光以倏逝波的形式透射出包層并作用在微小粒子上，這部分透射出來(lái)的倏逝場(chǎng)對(duì)微小粒子產(chǎn)生光輻射壓力形成扭轉(zhuǎn)カ矩實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，兩根彎曲單芯光纖對(duì)稱(chēng)排布并且彎曲弧度相同，微小粒子位于兩根彎曲單芯光纖的對(duì)稱(chēng)中心位置，所述微小粒子的上體為密度較小材質(zhì)制成的ー個(gè)圓柱、底部為密度較大的材質(zhì)制成的帶有多個(gè)翼的螺旋狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的雙向彎曲表面芯光纖微小粒子旋轉(zhuǎn)器，其特征是所述彎曲單芯光纖是彎曲表面單芯光纖。
3.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的雙向彎曲表面芯光纖微小粒子旋轉(zhuǎn)器，其特征是所述彎曲單芯光纖是標(biāo)準(zhǔn)單模光纖在彎曲一定弧度后在纖芯的正上方將光纖包層拋磨到倏逝場(chǎng)存在的區(qū)域制成的彎曲的拋磨表面芯光纖。
4.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的雙向彎曲表面芯光纖微小粒子旋轉(zhuǎn)器，其特征是所述彎曲單芯光纖是偏心光纖在彎曲一定弧度后在纖芯的正上方將光纖包層拋磨到倏逝場(chǎng)存在的 區(qū)域制成的彎曲的拋磨表面芯光纖。
5.根據(jù)權(quán)利要求
3或4所述的雙向彎曲表面芯光纖微小粒子旋轉(zhuǎn)器，其特征是所述拋磨表面芯光纖的包層拋磨段的橫截面相似于D形，未拋磨部分的橫截面為圓形。
專(zhuān)利摘要
本發(fā)明提供的是一種雙向彎曲表面芯光纖微小粒子旋轉(zhuǎn)器。包括兩根彎曲單芯光纖和微小粒子，所述彎曲單芯光纖是可以使纖芯表面的倏逝場(chǎng)透射出包層的至少在彎曲部位纖芯是靠近包層表面的單芯光纖，兩根彎曲光纖相向一端分別與光源連接，兩根彎曲單芯光纖對(duì)稱(chēng)排布并且彎曲弧度相同，微小粒子位于兩根彎曲單芯光纖的對(duì)稱(chēng)中心位置，所述微小粒子的上體為密度較小材質(zhì)制成的一個(gè)圓柱、底部為密度較大的材質(zhì)制成的帶有多個(gè)翼的螺旋狀。本發(fā)明具備體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、易操作、易封裝固定等優(yōu)點(diǎn)，并且方便人為操控。能避免由于功率過(guò)大灼燒微粒的現(xiàn)象及由于直接接觸損傷溶劑活性，在生物和化學(xué)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)G21K1/00GKCN102183820SQ201110113793
公開(kāi)日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2011年5月4日
發(fā)明者畢思思, 苑立波 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專(zhuān)利引用 (3), 非專(zhuān)利引用 (1),