一種基于橢圓芯光纖的單光纖光鑷的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光纖技術(shù)研宄領(lǐng)域，具體涉及的是一種能夠穩(wěn)定捕獲粒子的基于橢圓 芯光纖的單光纖光鑷。
【背景技術(shù)】
[0002] 光鑷作為一種探索微觀世界的科學(xué)研宄工具，由美國(guó)的科學(xué)家Ashkin和他的同 事于1986年首次提出[Optical Letters, 18(5) :288-290, 1986]。光鑷技術(shù)使用匯聚激光 束形成的光學(xué)勢(shì)阱，對(duì)尺度在微米或者納米量級(jí)的微粒進(jìn)行非入侵式的捕獲和操控。生物 微粒本身對(duì)光具有良好的穿透性，利用光鑷對(duì)微粒進(jìn)行操控不會(huì)對(duì)微粒產(chǎn)生機(jī)械式損壞與 傷害，而且?guī)缀醪粫?huì)影響生物粒子的周圍環(huán)境，因此，光鑷技術(shù)特別適用于生物微粒的活體 操作。同時(shí)，光鑷在對(duì)微粒進(jìn)行操控的同時(shí)，還可以對(duì)微粒間的微小作用力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)， 因而光鑷又可以作為粒子在相互作用過(guò)程中微小力的探針。這些特征使得光鑷不僅是操控 微小粒子的機(jī)械手，同時(shí)又是研宄微小粒子靜態(tài)和動(dòng)態(tài)力學(xué)特性的理想工具。除此之外，光 鑷還可以應(yīng)用在粒子篩選，纖維加工等領(lǐng)域。同時(shí)，光鑷還可以通過(guò)標(biāo)定后用于測(cè)量微觀粒 子系統(tǒng)產(chǎn)生的微小力或位移。對(duì)光鑷技術(shù)進(jìn)行分析與研宄，可將其應(yīng)用于微流控制，膠體、 流體力學(xué)和非平衡熱動(dòng)力學(xué)等研宄領(lǐng)域。更重要的是，對(duì)光鑷技術(shù)進(jìn)行分析與研宄，有利于 促進(jìn)生物化學(xué)、生物物理學(xué)等需要對(duì)單一分子進(jìn)行獨(dú)立研宄的領(lǐng)域的發(fā)展。隨著光纖的誕 生以及光纖技術(shù)的大力發(fā)展，光纖光鑷技術(shù)憑借其體積小、造價(jià)低、使用靈活等優(yōu)勢(shì)得到快 速的發(fā)展。
[0003] 哈爾濱工程大學(xué)的張羽等人在其報(bào)道（Ryf R, Randel S, Gnauck A H, et al. Mode-division multiplexing over 96km of few-mode fiber using coherent 6 6MIM0 processing[J]· Lightwave Technology, Journal of, 2012, 30 (4) :521-531.)中提 出，將輸出波長(zhǎng)為980nm的光纖光源尾纖與截止波長(zhǎng)為1310nm的單模光纖錯(cuò)芯焊接，可以 在單模光纖里激勵(lì)起LP 11模式，采用基于LP11模式的單光纖光鑷可以對(duì)粒子進(jìn)行多樣操控， 包括捕獲、旋轉(zhuǎn)以及軸向移動(dòng)等。光纖光源尾纖與單模光纖的錯(cuò)芯焊接量直接決定著單光 纖光鑷的捕獲質(zhì)量，所以焊接時(shí)需要對(duì)光纖錯(cuò)芯量進(jìn)行嚴(yán)格控制。本發(fā)明提出一種基于橢 圓芯光纖的單光纖光鑷，只需將輸出波長(zhǎng)為980nm的光纖光源尾纖與截止波長(zhǎng)為1310nm的 橢圓芯光纖1對(duì)準(zhǔn)焊接，就可以獲得能夠沿著橢圓芯長(zhǎng)軸方向穩(wěn)定分布的LP 11模式，減小了 單光纖光鑷的制作難度，提高了單光纖光鑷的實(shí)驗(yàn)成功率

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種體積小、能夠穩(wěn)定捕獲粒子的基于橢圓芯光纖的單光 纖光鑷。
[0005] 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0006] 基于橢圓芯光纖的單光纖光鑷，包括橢圓芯光纖1，光纖光源2,將橢圓芯光纖（1) 的一端與光纖光源2焊接，在橢圓纖芯中激勵(lì)起沿橢圓纖芯長(zhǎng)軸穩(wěn)定分布的LP 11模式光場(chǎng)， 橢圓芯光纖1的另一端加工成楔形光纖尖，LP11模式光場(chǎng)在楔形端面處發(fā)生折射，出射光場(chǎng) 在楔形光纖尖前方匯聚形成光學(xué)勢(shì)阱。
[0007] 橢圓芯光纖1，橢圓芯長(zhǎng)軸與短軸的長(zhǎng)度之比約為2:1 ;截止波長(zhǎng)為1310nm。
[0008] 光纖光源2,具有合適的輸出波長(zhǎng)，以確保在橢圓芯光纖1中激勵(lì)起穩(wěn)定傳輸?shù)?LP11模式光場(chǎng)。
[0009] 楔形光纖尖，角度為α的楔角
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于橢圓芯光纖的單光纖光鑷，包括橢圓芯光纖（1)，光纖光源（2)，其特征在 于：將橢圓芯光纖（1)的一端與光纖光源（2)焊接，在橢圓纖芯中激勵(lì)起沿橢圓纖芯長(zhǎng)軸穩(wěn) 定分布的^^模式光場(chǎng)，橢圓芯光纖（1)的另一端加工成楔形光纖尖，[^^模式光場(chǎng)在楔形 端面處發(fā)生折射，出射光場(chǎng)在楔形光纖尖前方匯聚形成光學(xué)勢(shì)阱。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于橢圓芯光纖的單光纖光鑷，其特征是：所述的橢圓 芯光纖（1)，橢圓芯長(zhǎng)軸與短軸的長(zhǎng)度之比約為2:1 ;截止波長(zhǎng)為1310nm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于橢圓芯光纖的單光纖光鑷，其特征是：所述的光纖 光源（2)，具有合適的輸出波長(zhǎng)，以確保在橢圓芯光纖1中激勵(lì)起穩(wěn)定傳輸?shù)腖Pn模式光場(chǎng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于橢圓芯光纖的單光纖光鑷，其特征是：所述的楔形
光纖尖，角度為a的楔角： 楔面相交形成的棱邊與橢圓纖芯的短 軸平行。
【專利摘要】本發(fā)明屬于光纖技術(shù)研究領(lǐng)域，具體涉及的是一種能夠穩(wěn)定捕獲粒子的基于橢圓芯光纖的單光纖光鑷?；跈E圓芯光纖的單光纖光鑷，包括橢圓芯光纖1，光纖光源2，將橢圓芯光纖(1)的一端與光纖光源2焊接，在橢圓纖芯中激勵(lì)起沿橢圓纖芯長(zhǎng)軸穩(wěn)定分布的LP11模式光場(chǎng)，橢圓芯光纖1的另一端加工成楔形光纖尖，LP11模式光場(chǎng)在楔形端面處發(fā)生折射，出射光場(chǎng)在楔形光纖尖前方匯聚形成光學(xué)勢(shì)阱。本發(fā)明提供一種新的單光纖光鑷并進(jìn)一步完善了單光纖光鑷的功能；進(jìn)一步簡(jiǎn)化了LP11模式光場(chǎng)的激勵(lì)方法，降低了單光纖光鑷的制作難度，提高了單光纖光鑷的捕獲效率；采用的器件價(jià)格低廉，制備方法簡(jiǎn)單，適合于在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域推廣。
【IPC分類】G02B6-02, G21K1-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104698532
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510102716
【發(fā)明人】張羽, 趙莉, 趙恩銘, 張亞勛, 劉志海, 苑立波
【申請(qǐng)人】哈爾濱工程大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2015年3月9日