專利名稱:遠場多光學捕獲裝置及方法
技術領域：
[0001]本發(fā)明涉及光學技術領域：
，特別涉及一種遠場多光學捕獲裝置及方法。
背景技術：
光學捕獲(Optical Trapping)是利用聚焦光束產(chǎn)生的福射力操控微粒的一種技術。該技術始于上世紀70年代，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)被證明是一種非常有效的工具，廣泛應用于生物、醫(yī)學、化學及物理等多個領域。1970年，美國貝爾實驗室的A. Ashkin首次報告了光束對微米尺度的粒子可產(chǎn)生散射力和梯度力，并隨后在1986年實驗展示了一種單光束梯度力光學捕獲裝置，即現(xiàn)在所說的光鑷(Optical Tweezers)。
為進一步增強光鑷的功能，一些可同時捕獲多個粒子的多光學捕獲技術被陸續(xù)提出，例如利用衍射光學元件、微透鏡陣列、干涉光束、垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)陣列或光纖陣列同時獲得多個熱點(Hot Spots)可同時捕獲多個粒子。但是，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術多數(shù)是在光鑷中使用高數(shù)值孔徑物鏡，由于高數(shù)值孔徑物鏡有限的視場從而限制了捕獲粒子的數(shù)量和尺寸。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種遠場多光學捕獲裝置及方法，實現(xiàn)靈活地調控捕獲粒子的數(shù)量和尺寸。
本發(fā)明實施例提供一種遠場多光學捕獲裝置，包括
第一光源，用于向偏振轉換器發(fā)射平行光束；
所述偏振轉換器，用于將所述平行光束轉換為高級次的軸對稱偏振光束并將所述高級次的軸對稱偏振光束發(fā)射至擴束系統(tǒng)；
所述擴束系統(tǒng)，用于將所述高級次的軸對稱偏振光束擴束成設定大小的光斑，并將所述設定大小的光斑入射至二向色性分束鏡；
所述二向色性分束鏡，用于將所述設定大小的光斑經(jīng)反射后入射至一放置在培養(yǎng)皿中的水浸透鏡中；
所述水浸透鏡，放置在一培養(yǎng)皿中，用于將所述設定大小的光斑聚焦后得到一聚焦場；其中，所述培養(yǎng)皿中包含設定類型的介質粒子，所述高級次的軸對稱偏振光束經(jīng)所述聚焦場捕獲所述聚焦場附近的所述介質粒子，所述捕獲的介質粒子的數(shù)量由所述聚焦場的焦點數(shù)量確定。
本發(fā)明實施例還提供一種遠場多光學捕獲方法，包括
通過第一光源向偏振轉換器發(fā)射平行光束；
通過所述偏振轉換器將所述平行光束轉換為高級次的軸對稱偏振光束，并將所述高級次的軸對稱偏振光束發(fā)射至擴束系統(tǒng)；
通過所述擴束系統(tǒng)將所述高級次的軸對稱偏振光束擴束成設定大小的光斑，并將所述設定大小的光斑入射至二向色性分束鏡；[0015]通過所述二向色性分束鏡將所述設定大小的光斑經(jīng)反射后入射至一放置在培養(yǎng)皿中的水浸透鏡中；[0016]通過所述水浸透鏡將所述設定大小的光斑聚焦后得到一聚焦場；其中，所述培養(yǎng)皿中包含設定類型的介質粒子，所述高級次的軸對稱偏振光束經(jīng)所述聚焦場捕獲所述聚焦場附近的所述介質粒子，所述捕獲的介質粒子的數(shù)量取決于所述聚焦場的焦點數(shù)量。
本發(fā)明提供的遠場多光學捕獲裝置及方法，通過調整第一光源的功率調整高級次的軸對稱偏振光束的強度，進而調控介質粒子所受的聚焦場的輻射力大小和聚焦場的強度分布，當聚焦場有多個焦點時可同時捕獲多個介質粒子，從而實現(xiàn)對不同介質粒子的操控；通過偏振轉換器改變高級次軸對稱偏振光束的偏振級次，可以調控聚焦場的焦點數(shù)量；此夕卜，通過改變水浸透鏡的數(shù)值孔徑也可以改變聚焦場的強度分布，從而改變介質粒子所受輻射力的大小，從而靈活地調控捕獲粒子的數(shù)量和尺寸。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖I為本發(fā)明實施例軸對稱偏振光束的空間偏振分布的不意圖；
圖2為本發(fā)明遠場多光學捕獲裝置一個實施例的結構示意圖；
圖3為本發(fā)明遠場多光學捕獲裝置又一個實施例的結構示意圖；
圖4為根據(jù)圖3所示實施例計算得到的聚焦場在焦平面上的強度分布示意圖；
圖5為根據(jù)圖3所示實施例計算得到的聚焦場沿光軸方向的強度分布示意圖；
圖6為根據(jù)圖3所示實施例得到的兩種不同折射率的球形介質粒子所受的梯度力沿X軸向的分布示意圖；
圖7為根據(jù)圖3所示實施例得到的兩種不同折射率的球形介質粒子所受的梯度力沿光軸的分布示意圖；
圖8為本發(fā)明遠場多光學捕獲方法一個實施例的流程示意圖。
具體實施方式
下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍
圖I為本發(fā)明實施例軸對稱偏振光束的空間偏振分布的不意圖；如圖I所不，光束在橫截面上任意一點(中心點除外)的偏振態(tài)為線偏振，偏振方位在橫截面內。若xOy平面為光束的橫截面，z軸為光束的傳播方向，S(r，Φ)為光束橫截面上的某一點(中心點除外)，其偏振方位滿足如下關系
Φ (r，Φ) = PX Φ + Φ0 (P 關 O)
其中，P為偏振級次，表示光束沿圓周方向變化360°時偏振方位變化的周期數(shù)；小0為當0 = O時對應的初始偏振方位角，其值與X軸的選取有關；S點的偏振方位與該點對應的空間方位角有關。當偏振級次P > I時,本發(fā)明實施例稱之為高級次的軸對稱偏振光束。
圖2為本發(fā)明遠場多光學捕獲裝置一個實施例的結構示意圖；如圖2所示，本發(fā)明實施例包括第一光源20、偏振轉換器21、擴束系統(tǒng)22、二向色性分束鏡23、水浸透鏡24、培養(yǎng)皿25。
具體地，第一光源20向偏振轉換器21發(fā)射平行光束；偏振轉換器21將所述平行光束轉換為高級次的軸對稱偏振光束，并將所述高級次的軸對稱偏振光束發(fā)射至擴束系統(tǒng)22 ;擴束系統(tǒng)22將所述高級次的軸對稱偏振光束擴束成設定大小的光斑，并將所述設定大 小的光斑入射至二向色性分束鏡23 ;二向色性分束鏡23將所述設定大小的光斑經(jīng)反射至一設置在培養(yǎng)皿25中的水浸透鏡24中，培養(yǎng)皿25中裝設有設定類型的介質粒子；水浸透鏡24將所述設定大小的光斑聚焦后得到一聚焦場；其中，所述高級次的軸對稱偏振光束經(jīng)所述聚焦場捕獲所述聚焦場附近的所述介質粒子，所述捕獲的介質粒子的數(shù)量取決于所述聚焦場的焦點數(shù)量。
本發(fā)明實施例提供的遠場多光學捕獲裝置，通過調整第一光源20的功率調整高級次的軸對稱偏振光束的強度，進而調控介質粒子所受的聚焦場的輻射力大小和聚焦場的強度分布，當聚焦場有多個焦點時可同時捕獲多個介質粒子，從而實現(xiàn)對不同介質粒子的操控；通過偏振轉換器21改變高級次軸對稱偏振光束的偏振級次，可調控聚焦場的焦點數(shù)量；此外，通過改變水浸透鏡24的數(shù)值孔徑也可以改變聚焦場的強度分布，從而改變介質粒子所受輻射力的大小，從而靈活地調控捕獲粒子的數(shù)量和尺寸。
圖3為本發(fā)明遠場多光學捕獲裝置又一個實施例的結構示意圖；如圖3所示，本發(fā)明實施例包括第一光源30、偏振轉換器31、擴束系統(tǒng)32、二向色性分束鏡33、水浸透鏡34、培養(yǎng)皿35、三維微位移平臺36、第二光源42、第一聚焦透鏡37、電荷耦合元件38、分束鏡39、位置探測器40、第二聚焦透鏡41。其中，第一光源30具體包括激光器301、顯微物鏡302、針孔303、準直透鏡304 ;第二光源42具體可以為照明燈。
具體地，激光器301發(fā)出光束，該光束經(jīng)過顯微物鏡302和針孔303濾波后被準直透鏡304準直為平行光束后發(fā)射給偏振轉換器31 ;偏振轉換器31將所述平行光束轉換為高級次的軸對稱偏振光束，并將所述高級次的軸對稱偏振光束發(fā)射至擴束系統(tǒng)32 ;擴束系統(tǒng)32將所述高級次的軸對稱偏振光束擴束成設定大小的光斑，并將所述設定大小的光斑入射至二向色性分束鏡33 二向色性分束鏡33將所述設定大小的光斑經(jīng)反射至一設置在培養(yǎng)皿35中的水浸透鏡34中，培養(yǎng)皿35中裝設有設定類型的介質粒子；水浸透鏡34將所述設定大小的光斑聚焦后得到一聚焦場；其中，所述高級次的軸對稱偏振光束經(jīng)所述聚焦場捕獲所述聚焦場附近的所述介質粒子，所述捕獲的介質粒子的數(shù)量取決于所述聚焦場的焦點數(shù)量。由計算機控制放置培養(yǎng)皿35的三維做位移平臺36的移動距離；
第二光源42設置在三維微位移平臺36下方；第一聚焦透鏡37設置在培養(yǎng)皿35和第二光源42之間；由第二光源42發(fā)出的光束經(jīng)所述第一聚焦透鏡準直后照射到所述捕獲的介質粒子上，經(jīng)過水浸透鏡34、二向色性分束鏡33以及第二聚焦透鏡41后成像到電荷耦合元件38上，電荷耦合元件38采集的圖像經(jīng)過處理獲取所述介質粒子的形狀信息，該介質粒子的形狀信息具體可以為粒子形狀、粒子尺寸和粒子相互之間的相對空間位置等。[0037]設置在二向色性分束鏡33和第二聚焦透鏡41之間的分束鏡39，用于將第二光源42發(fā)出的光束進行 分束，使得分束后的其中一光束發(fā)射至位置探測器40 ;位置探測器40根據(jù)所述分束后的其中一光束獲取所述介質粒子的位置信息，通過位置探測器40，可以精確的測定介質粒子在聚焦場中的空間位置。
本發(fā)明實施例提供的遠場多光學捕獲裝置，通過調整第一光源20的功率調整高級次的軸對稱偏振光束的強度，進而調控介質粒子所受的聚焦場的輻射力大小和聚焦場的強度分布，當聚焦場有多個焦點時可同時捕獲多個介質粒子，從而實現(xiàn)對不同介質粒子的操控；通過偏振轉換器改變高級次軸對稱偏振光束的偏振級次，可調控聚焦場的焦點數(shù)量；此外，通過改變水浸透鏡34的數(shù)值孔徑也可以改變聚焦場的強度分布，從而改變介質粒子所受輻射力的大小，從而靈活地調控捕獲粒子的數(shù)量和尺寸。
為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面通過圖4 圖7對圖3所示實施例進行詳細描述；其中，圖4為根據(jù)圖3所示實施例計算得到的聚焦場在焦平面上的強度分布示意圖，圖5為根據(jù)圖3所示實施例計算得到的聚焦場沿光軸方向的強度分布示意圖，圖6為根據(jù)圖3所示實施例得到的兩種不同折射率的球形介質粒子所受的梯度力沿X軸向的分布示意圖，圖7為根據(jù)圖3所示實施例得到的兩種不同折射率的球形介質粒子所受的梯度力沿光軸的分布示意圖。
本領域普通技術人員可以理解的是，利用矢量衍射理論計算本發(fā)明實施例中的不同偏振級次的軸對稱偏振光束在不同情況下的聚焦場強度分布，本發(fā)明實施例以偏振級次P = 10、水浸透鏡34的數(shù)值孔徑NA = I. 20、培養(yǎng)皿35中溶液折射率η = I. 33為例進行示例性說明，計算得到的聚焦場強度分布如圖4和圖5所示。由圖4和圖5所示的計算結果可知，聚焦場包括多個焦點，焦點的數(shù)量與激光器301發(fā)出的光束的偏振級次有關，具體為2Χ (P-I)，因此通過改變激光器301發(fā)出的光束的偏振級次就可以靈活地調控光束在聚焦場的焦點數(shù)量；此外，聚焦場處的焦斑的尺寸較小，透鏡數(shù)值孔徑越高則越接近衍射極限，因此多焦點的聚焦場更有利于實現(xiàn)納米尺寸微小粒子的摘獲。
進一步地，對于圖4和圖5所示的聚焦場，若激光器301發(fā)出的光束的波長為1064納米(nm)，激光器301的功率為100毫瓦(mW)，并且培養(yǎng)皿34中的溶液中的介質粒子為球形介質粒子，半徑為50nm，則根據(jù)瑞利散射理論可計算球形介質粒子所受的輻射力。
如圖6和圖7所示，給出了根據(jù)瑞利散射理論計算得到的兩種不同折射率的球形介質粒子所受的梯度力的分布。如圖6和圖7所示，兩種不同折射率的球形介質粒子所受的梯度力Fgrad的分布，其中，圖6為沿著X軸的分布。圖7為沿著光軸的分布。兩種球形介質球的折射率分別為I. 10和I. 60，溶液的折射率為I. 33，介質球的半徑都為50nm。
由圖6和圖7所示的計算結果可知，當粒子的折射率np大于溶液的折射率Ii111時，
水浸透鏡34的焦點附近的微粒受到的梯度力為吸引力，將粒子吸引到焦點附近；而當粒子的折射率np小于溶液的折射率nm時，即np < nm，水浸透鏡34的焦點附近的粒子受到的梯度力則是排斥力，將粒子推離焦點附近。通常情況下，在滿足瑞利散射的條件下，粒子所受的梯度力都遠大于所受到的散射力。因此，當np > nm時，該聚焦場產(chǎn)生的多個焦點將同時捕獲多個微粒；進一步地，由于焦斑的尺寸接近衍射極限，因此利用這些微小聚焦斑可以捕獲納米尺度的微小粒子。
通過上述圖4 圖7可知，通過調整激光器的功率可以調控粒子所受輻射力大小，從而實現(xiàn)不同尺度粒子的操控；通過偏轉轉換器31改變高級次軸對稱偏振光束的偏振級次，可調控聚焦場的焦點數(shù)量；此外，通過改變水浸透鏡34的數(shù)值孔徑也可以改變聚焦場的強度分布，從而改變粒子所受輻射力的大小。因此，本發(fā)明實施例可以通過靈活改變激光器301的光束的功率，偏振轉換器31發(fā)出的高級次的軸對稱偏振光束的偏振級次以及水浸透鏡34的數(shù)值孔徑，從而靈活地調控捕獲粒子的數(shù)量以及對不同尺度的粒子進行捕獲，極大克服了現(xiàn)有技術中的單光束光鑷受到有限數(shù)值孔徑大小的限制。[0045]圖8為本發(fā)明遠場多光學捕獲方法一個實施例的流程示意圖；本發(fā)明實施例中的方法流程可以通過圖2和圖3所示的裝置實現(xiàn)，如圖8所示，術發(fā)明實施例包括如下步驟
步驟801、通過第一光源向偏振轉換器發(fā)射平行光束；
步驟802、通過偏振轉換器將平行光束轉換為高級次的軸對稱偏振光束，并將高級次的軸對稱偏振光束發(fā)射至擴束系統(tǒng)；
步驟803、通過擴束系統(tǒng)將高級次的軸對稱偏振光束擴束成設定大小的光斑，并將該設定大小的光斑入射至二向色性分束鏡；
步驟804、通過二向色性分束鏡將設定大小的光斑經(jīng)反射后入射至一放置在培養(yǎng)皿中的水浸透鏡中；
步驟805、通過水浸透鏡將該設定大小的光斑聚焦后得到一聚焦場；其中，培養(yǎng)皿中包含設定類型的介質粒子，高級次的軸對稱偏振光束經(jīng)聚焦場捕獲聚焦場附近的介質粒子，捕獲的介質粒子的數(shù)量取決于聚焦場的焦點數(shù)量。
本發(fā)明實施例提供的遠場多光學捕獲方法，通過調整第一光源的功率可調整高級次的軸對稱偏振光束的強度，進而調控介質粒子所受的聚焦場的輻射力大小和聚焦場的強度分布，當聚焦場有多個焦點時可同時捕獲多個介質粒子，從而實現(xiàn)對不同介質粒子的操控；通過偏振轉換器改變高級次軸對稱偏振光束的偏振級次，可調控聚焦場的焦點數(shù)量；此外，通過改變第一聚焦透鏡的數(shù)值孔徑也可以改變聚焦場的強度分布，從而改變介質粒子所受輻射力的大小，從而靈活地調控捕獲粒子的數(shù)量和尺寸。
進一步地，在上述圖8所示實施例的基礎上，還可以包括如下步驟
通過設置在所述三維微位移平臺下方的第二光源發(fā)出的光束經(jīng)過設置在所述培養(yǎng)皿和所述第二光源之間的第一聚焦透鏡準直后照射到所述捕獲的介質粒子上；
經(jīng)過照射到所述捕獲的介質粒子的光束經(jīng)過所述水浸透鏡、所述二向色性分束鏡以及第二聚焦透鏡后成像到所述電荷耦合元件上，所述電荷耦合元件采集的圖像經(jīng)過處理獲取所述介質粒子的形狀信息。
進一步地，在上述圖8所示實施例的基礎上，還可以包括如下步驟
通過設置在所述二向色性分束鏡和所述第二聚焦透鏡之間的分束鏡將所述照明光源發(fā)出的光束進行分束，使得分束后的其中一光束發(fā)射至位置探測器；
通過所述位置探測器根據(jù)所述分束后的其中一光束獲取所述介質粒子的位置信
肩、O
本領域普通技術人員可以理解實現(xiàn)上述實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關的硬件來完成，前述的程序可以存儲于一計算機可讀取存儲介質中，該程序在執(zhí)行時，執(zhí)行包括上述方法實施例的步驟；而前述的存儲介質包括R0M、RAM、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質[0059]最后應說明的是以上 實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。
權利要求
1.一種遠場多光學捕獲裝置，其特征在于，所述裝置包括 第一光源，用于向偏振轉換器發(fā)射平行光束； 所述偏振轉換器，用于將所述平行光束轉換為高級次的軸對稱偏振光束，并將所述高級次的軸對稱偏振光束發(fā)射至擴束系統(tǒng)； 所述擴束系統(tǒng)，用于將所述高級次的軸對稱偏振光束擴束成設定大小的光斑，并將所述設定大小的光斑入射至二向色性分束鏡； 所述二向色性分束鏡，用于將所述設定大小的光斑經(jīng)反射至一設置在培養(yǎng)皿中的水浸透鏡中，所述培養(yǎng)皿中裝設有設定類型的介質粒子； 所述水浸透鏡，用于將所述設定大小的光斑聚焦后得到一聚焦場；其中，所述高級次的軸對稱偏振光束經(jīng)所述聚焦場捕獲所述聚焦場附近的所述介質粒子，所述捕獲的介質粒子的數(shù)量由所述聚焦場的焦點數(shù)量(確定)。
2.根據(jù)權利要求
I所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括 用于放置所述培養(yǎng)皿的三維微位移平臺，由計算機控制所述三維微位移平臺的移動距離。
3.根據(jù)權利要求
2所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括第二光源和第一聚焦透鏡; 所述第二光源設置在所述三維微位移平臺下方；所述第一聚焦透鏡設置在所述培養(yǎng)皿和所述第二光源之間； 所述第二光源發(fā)出的光束經(jīng)所述第一聚焦透鏡準直后照射到所述捕獲的介質粒子上。
4.根據(jù)權利要求
3所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括電荷耦合元件； 由所述第二光源發(fā)出的光束經(jīng)所述第一聚焦透鏡準直后照射到所述捕獲的介質粒子上、經(jīng)過所述水浸透鏡、所述二向色性分束鏡以及第二聚焦透鏡后成像到所述電荷耦合元件上，所述電荷耦合元件采集的圖像經(jīng)過處理獲取所述介質粒子的形狀信息。
5.根據(jù)權利要求
3所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括 設置在所述二向色性分束鏡和所述第二聚焦透鏡之間的分束鏡，用于將所述照明光源發(fā)出的光束進行分束，使得分束后的其中一光束發(fā)射至位置探測器； 所述位置探測器，用于根據(jù)所述分束后的其中一光束獲取所述介質粒子的位置信息。
6.根據(jù)權利要求
I 5任一所述的裝置，其特征在于，所述第一光源包括激光器、顯微物鏡、針孔、準直透鏡；其中，所述激光器用于發(fā)出光束，所述光束經(jīng)過所述顯微物鏡和所述針孔濾波(擴束)后被所述準直透鏡準直為平行光束。
7.—種遠場多光學捕獲方法,其特征在于,所述方法包括 通過第一光源向偏振轉換器發(fā)射平行光束； 通過所述偏振轉換器將所述平行光束轉換為高級次的軸對稱偏振光束，并將所述高級次的軸對稱偏振光束發(fā)射至擴束系統(tǒng)； 通過所述擴束系統(tǒng)將所述高級次的軸對稱偏振光束擴束成設定大小的光斑，并將所述設定大小的光斑入射至二向色性分束鏡； 通過所述二向色性分束鏡將所述設定大小的光斑經(jīng)反射后入射至一放置在培養(yǎng)皿中的水浸透鏡中； 通過所述水浸透鏡將所述設定大小的光斑聚焦后得到一聚焦場；其中，所述培養(yǎng)皿中包含設定類型的介質粒子，所述高級次的軸對稱偏振光束經(jīng)所述聚焦場捕獲所述聚焦場附近的所述介質粒子，所述捕獲的介質粒子的數(shù)量由所述聚焦場的焦點數(shù)量確定。
8.根據(jù)權利要求
7所述的方法，其特征在于，所述方法還包括 通過設置在所述三維微位移平臺下方的第二光源發(fā)出的光束經(jīng)過設置在所述培養(yǎng)皿和所述第二光源之間的第一聚焦透鏡準直后照射到所述捕獲的介質粒子上； 經(jīng)過照射到所述捕獲的介質粒子的光束經(jīng)過所述水浸透鏡、所述二向色性分束鏡以及第二聚焦透鏡后成像到所述電荷耦合元件上，所述電荷耦合元件采集的圖像經(jīng)過處理獲取所述介質粒子的形狀信息。
9.根據(jù)權利要求
7或8所述的方法，其特征在于，所述方法還包括 通過設置在所述二向色性分束鏡和所述第二聚焦透鏡之間的分束鏡將所述照明光源發(fā)出的光束進行分束，使得分束后的其中一光束發(fā)射至位置探測器； 通過所述位置探測器根據(jù)所述分束后的其中一光束獲取所述介質粒子的位置信息。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種遠場多光學捕獲裝置及方法，該裝置包括第一光源，用于向偏振變換器偏振轉換器發(fā)射平行光束；偏振變換器偏振轉換器，用于將平行光束轉換為高級次的軸對稱偏振光束，并將高級次的軸對稱偏振光束發(fā)射至擴束系統(tǒng)；擴束系統(tǒng)，用于將高級次的軸對稱偏振光束擴束成設定大小的光斑，并將設定大小的光斑入射至二向色性分束鏡；二向色性分束鏡，用于將設定大小的光斑徑反射至一設置在培養(yǎng)皿中的水浸透鏡中；所述水浸透鏡，用于將所述設定大小的光斑聚焦后得到一聚焦場；其中，高級次的軸對稱偏振光束經(jīng)聚焦場捕獲所述聚焦場附近的介質粒子，捕獲的介質粒子的數(shù)量由聚焦場的焦點數(shù)量確定。本發(fā)明實施例能夠靈活地調控捕獲粒子的數(shù)量和尺寸。
文檔編號G21K1/00GKCN102645754SQ201210107332
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月13日
發(fā)明者周哲海, 王曉玲, 祝連慶, 譚峭峰 申請人:北京信息科技大學導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan