专利摘要

一种基于胆甾相液晶填充的光纤光镊，其创新在于：所述光纤光镊由填充有胆甾相液晶的空芯光纤构成；所述空芯光纤中设置有2n个纤芯孔，n为大于或等于2的自然数；在空芯光纤的横截面上，多个纤芯孔与空芯光纤轴心的间距相同，且多个纤芯孔沿空芯光纤的周向均匀分布；各个纤芯孔内均填充有胆甾相液晶，所述胆甾相液晶的螺旋对称轴与空芯光纤轴向平行，填充了胆甾相液晶的空芯光纤即形成光纤光镊。本发明的有益技术效果是：提供了一种新的光纤光镊，该光纤光镊结构简单，不需要移动光纤光镊，可以仅通过调节光强度就能使微小粒子运动。

说明书

技术领域

本发明涉及一种光镊，尤其涉及一种基于胆甾相液晶填充的光纤光镊。

背景技术

光镊是一种能够对微小颗粒进行捕捉的装置，目前应用范围极广；现有技术中，用于形成光镊的手段一般有两种：一种是通过激光器产生激光束，然后由扩束器和光强调节器对激光束进行处理，处理后得到的光束被导入显微镜系统中，通过光束形成的光阱来捕获微粒子，这种光镊的硬件系统体积较大，不利于小型化；另一种是光纤光镊，即利用光纤出射激光光束实现对粒子的操控，光纤光镊的体积较小，且可以独立于显微镜系统，应用前景巨大；虽然光纤光镊优势明显，但也存在一些缺陷：被光纤光镊所捕获的微粒仅能静止于光场内，或通过光纤光镊自身整体的前进或后退引导微粒进行简单的一维直线运动；而在工程应用中，往往还需要微粒改变角度，采用现有的光纤光镊来实现角度调节时，需要另外增加多组光纤光镊在不同角度控制住微粒后配合调节微粒子的角度，这种角度调节方式仍与分立透镜式光镊一样属于非集成组合式操作，系统复杂，且十分不便于连续调节操作。

发明内容

针对背景技术中的问题，本发明提出了一种基于胆甾相液晶填充的光纤光镊，其创新在于：所述光纤光镊由填充有胆甾相液晶的空芯光纤构成；所述空芯光纤中设置有2n个纤芯孔，n为大于或等于2的自然数；在空芯光纤的横截面上，多个纤芯孔与空芯光纤轴心的间距相同，且多个纤芯孔沿空芯光纤的周向均匀分布；各个纤芯孔内均填充有胆甾相液晶，所述胆甾相液晶的螺旋对称轴与空芯光纤轴向平行，填充了胆甾相液晶的空芯光纤即形成光纤光镊。

本发明的原理是：胆甾相液晶是一种在一定温度范围内呈现液晶相的胆甾醇衍生物以及分子内具有不对称碳原子的高分子化合物，基于现有理论可知，胆甾相液晶具有层状分子排列结构，层与层之间相互平行，相邻两层分子排列方向稍有旋转，层层叠成螺旋结构；当按本发明的方案制作出光纤光镊后，单个纤芯孔内就会形成具有螺旋结构的光学通道，当入射光在螺旋结构的光学通道内传导时就会发生偏振，同时，由于本发明的光纤光镊中存在多个纤芯，光在光纤光镊内部传输的过程中，多个纤芯内的光的偏振态会相互耦合，因此，最终由光纤光镊输出的光场是由多个子光场叠加而成的具有非均匀偏振态的矢量光场，多个子光场的交汇处就会形成一个光阱，当微小粒子在光阱内受到的作用力处于平衡状态时，微小粒子就被光阱所捕获了，当我们需要使微小粒子运动时，只需改变其中一个纤芯的入射光强度，当纤芯的入射光强度及偏振态发生改变时，最终获得的矢量光场内的光应力也会发生变化，原来作用在微小粒子上的力学平衡被破坏，为了取得新的力学平衡，微小粒子就会在新的光应力的作用下发生运动并重新获得力学平衡状态，当我们需要使微小粒子不断旋转时，只需按一定规律周期性地逐一改变多个纤芯的入射光强度，微小粒子就会不断地旋转；采用本发明方案后，与现有的光纤光镊相比，本发明可以仅通过调节纤芯的入射光强度就能使微小粒子旋转，不需要移动光纤光镊或外加一组专门用于调节微粒子角度的光场，系统复杂度更低，且本发明中用于捕获微粒子的光阱是由多个子光场叠加而成，相比于现有的光纤光镊，在捕获相同尺度的微粒子时，本发明可以在光源功率更小的条件下实现微粒子的三维操控，且由于光源功率更小，可以有效降低光场内的光辐射，减缓光场周围空间的温升速率，当用于对活体分子进行操作时，可以减缓活体分子周围的温升速率，提高活体分子的存活率，另外，温升速率的降低，也能有效改善光场附近气体的热对流，有利于提高操作的精确性和可控性；此外，由于单独调节任何一个纤芯的入射光强度都可以使微小粒子运动，因此本发明可以更加灵活地操纵微小粒子的姿态。

优选地，所述n的数值取2。在本发明阐释出了本发明的原理后，本领域技术人员应该明白，具有中心对称结构的多纤芯孔空芯光纤（如六芯、八芯、十芯等）均能实现本发明的发明目的，考虑到具体应用时的控制性，以及制作加工时的工艺成本和工艺难度，n取2，即用4个纤芯孔的空芯光纤来制作光纤光镊时，制作的工艺成本、难度和使用时的控制性都较为适中。

优选地，在空芯光纤周向上相邻的两个纤芯孔之间的间距为1μm~6μm。采用前述的优选取值后，多个纤芯内的光的耦合效果更佳，可以使光纤光镊取得较好的性能。

优选地，所述光纤光镊的一端熔接有四根传输光纤，四根传输光纤的熔接位置分别与四个纤芯孔一一对应。

优选地，所述纤芯孔的直径小于λ，λ为入射光的波长。采用此优选方案后，当传输光纤向光纤光镊输入单模光时，光纤光镊的输出光仍然可保持单模特性，由单模光所形成的光场，能量中心位于光场中部，由子光场叠加而成的矢量光场图案相对简单，相比于多模光而言，由多模光所形成的光场中具有多个能量中心，多个多模光叠加而成的光场则更为复杂，因此，若采用多模光来叠加形成矢量光场，操作的不确定性和难度都更大。

本发明的有益技术效果是：提供了一种新的光纤光镊，该光纤光镊结构简单，不需要移动光纤光镊，可以仅通过调节光强度就能使微小粒子运动。

附图说明

图1、本发明的结构示意图；

图中各个标记所对应的名称分别为：空芯光纤1、纤芯孔2。

具体实施方式

一种基于胆甾相液晶填充的光纤光镊，其创新在于：所述光纤光镊由填充有胆甾相液晶的空芯光纤构成；所述空芯光纤中设置有2 n个纤芯孔，n为大于或等于2的自然数；在空芯光纤的横截面上，多个纤芯孔与空芯光纤轴心的间距相同，且多个纤芯孔沿空芯光纤的周向均匀分布；各个纤芯孔内均填充有胆甾相液晶，所述胆甾相液晶的螺旋对称轴与空芯光纤轴向平行，填充了胆甾相液晶的空芯光纤即形成光纤光镊。

进一步地，所述n的数值取2。

进一步地，在空芯光纤周向上相邻的两个纤芯孔之间的间距为1μm~6μm。

进一步地，所述光纤光镊的一端熔接有四根传输光纤，四根传输光纤的熔接位置分别与四个纤芯孔一一对应。

进一步地，所述纤芯孔的直径小于λ，λ为入射光的波长。

基于胆甾相液晶填充的光纤光镊专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。