一种基于手性依赖透镜激发的SPP光镊装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种基于手性依赖透镜激发的SPP光镊装置，包括：激发光单元、表面等离激元激发单元；所述激发光单元用于产生手性依赖透镜的特殊光束，并将所述特殊光束入射至所述表面等离激元激发单元；所述表面等离激元激发单元用于利用所述特殊光束在所述金属膜与所述样品溶液之间的接触面上，激发会聚的表面等离激元特殊光场，通过所述表面等离激元特殊光场对所述样品溶液中的微纳结构进行动态操控；所述动态操控包括对所述样品溶液中的微纳结构进行捕获和排斥。

A SPP Optical Tweezers Device Based on Chiral Dependent Lens

【技术实现步骤摘要】
一种基于手性依赖透镜激发的SPP光镊装置
本技术属于近场光学
，尤其涉及一种基于手性依赖透镜激发SPP光镊装置。
技术介绍
近年来，由于金属纳米粒子独特的化学和物理特性，金属粒子在生物化学、催化、表面拉曼散射增强等领域都显示出非常重要的应用前景，逐渐提升了人们对操控金属粒子的需求。然而，由于金属粒子的高吸收、高散射特性，在传统的激光光镊中金属粒子(尤其100纳米至几微米量级的介观尺寸金属粒子)往往会被聚焦光斑的散射力推开而无法实现稳定捕获，因此对金属粒子的稳定捕获与操纵仍然是一个亟待解决的问题。表面增强拉曼光谱技术(Surface-enhancedRamanscattering，SERS)是一种基于金属纳米结构近场局域电场增强的方式实现拉曼光谱增强的技术。自20世纪70年代发现以来就引起了人们广泛兴趣。1997年Nie等人更是实现了单分子拉曼检测并且使拉曼光谱信号的增强最高达到10^14，自此单分子表面增强拉曼光谱技术就成为了新的研究热点。SERS技术单分子检测的独特优势可以与细胞以及蛋白质层面研究需求进行完美的契合，天然地促成了该技术可以作为癌症在细胞和蛋白质表达层面的早期诊断以及癌变机制研究的首选技术。随着纳米科技的迅速发展和对颗粒捕获要求的不断提高,光镊技术的研究面临新的问题与挑战:1)近场光镊倏逝场偏弱,由于棱镜全内反射,近场光学结构不能增强入射光场,产生的表面倏逝场普遍偏弱,无法形成比较强的梯度力用于捕获；2)金属颗粒难以捕获,金属颗粒的典型特性是对光有较强的反射与吸收,产生很大的光学散射力,如果散射力比梯度力大,金属颗粒将被光束推走而难以捕获。在传统的激光光镊中，如金属颗粒的微纳结构在光场中通常会受到两种力的作用，即由金属颗粒周围光强分布不均匀产生的梯度力，该梯度力一般表现为吸引力，和由金属颗粒对光的散射与吸收产生的散射力，该散射力一般表现为排斥力。当光镊对其产生的吸引力大于排斥力时，微纳结构就会被光镊系统捕获。在现有技术中，金属微纳结构由于在激光光镊中受力不均匀且难以控制，因而难以实现对其在三维空间内的单颗粒的稳定捕获。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于提供一种手性依赖透镜激发SPP光镊装置，旨在解决现有技术中，金属微纳结构在激光光镊中受力不均匀且难以控制，难以实现对其在三维空间内的单颗粒稳定捕获。为解决上述技术问题，本技术采用以下技术方案：本技术实施例提供的基于手性依赖透镜激发SPP光镊装置，包括：激发光单元、表面等离激元激发单元；所述激发光单元，用于产生手性依赖透镜的特殊光束，并将所述特殊光束入射至所述表面等离激元激发单元；所述表面等离激元激发单元设置有镀有金属膜的玻片，待进行动态操控的样品溶液置于所述玻片的表面；所述表面等离激元激发单元，用于利用所述特殊光束在所述金属膜与所述样品溶液之间的接触面上，激发会聚的表面等离激元特殊光场，通过所述表面等离激元特殊光场对所述样品溶液中的微纳结构进行动态操控；所述动态操控包括对所述样品溶液中的微纳结构进行捕获和排斥。具体的，所述装置还包括：扫描控制及监测单元，用于对所述微纳结构的动态操控进行实时监测。具体的，所述激发光单元包括：激光器、起偏器、波片、第一透镜组、液晶片、第二透镜组；所述激光器，用于产生预设波长的激光光束，并将所述激光光束入射至所述起偏器；所述起偏器，用于对入射的激光光束成为线偏光，将得到的线偏光入射至所述波片；所述波片，用于对所述线偏光调制为椭圆偏振光，将得到的椭圆偏振光束入射到所述第一透镜组；所述第一透镜组，用于对入射的椭偏光进行扩束准直，将准直得到的平行光入射至所述液晶片；所述液晶片，用于将所述椭偏光射入所述第二透镜组；所述第二透镜组，用于将入射的椭偏光进行扩束准直，将准直得到的平行光入射至所述表面等离激元激发单元。可选的，所述表面等离激元激发单元包括：分束器、高数值孔径物镜；所述分束器，用于将所述特殊光束分成第一光束和第二光束，将所述第一光束入射至所述高数值孔径物镜；所述高数值孔径物镜，用于将所述第一光束入射到所述镀有金属膜的玻片，使得所述第一光束在所述金属膜与所述样品溶液之间的接触面上激发所述表面等离激元特殊光场；具体的，还包括：扫描平台；所述扫描平台，用于动态调控激发表面等离激元特殊光场及操控微纳结构的位置。具体的，所述高数值孔径物镜还用于将所述样品溶液的反射光进行耦合，耦合后得到的耦合光经所述分束器反射入所述扫描控制及监测单元。具体的，所述扫描控制及监测单元包括：滤光片、图像传感器CCD和计算机；所述滤光片，用于对所述耦合光进行滤光，将滤光后的耦合光传输到所述图像传感器CCD进行成像；所述计算机，与所述图像传感器CCD和所述扫描平台相连接，用于实时显示所述图像传感器CCD的成像图像。具体的，所述波片具体为四分之一波片，用于控制入射光的偏振度从而控制激发SPP的发散和聚焦各自所占比份。具体的，所述液晶片还用于将入射光中的左旋和右旋圆偏振光表现出汇聚和发散射至所述第二透镜组。具体的，所述计算机还用于控制所述扫描平台的移动。本技术实施例提供的表面等离激元激发单元包括镀有金属膜的玻片，待进行动态操控的样品溶液置于所述玻片的表面，激发光单元产生特殊光束，该特殊光束入射至表面等离激元激发单元后，在所述金属膜与所述样品溶液之间的接触面上激发会聚的表面等离激元光场，通过所述表面等离激元光场对所述样品溶液中的微纳结构进行动态操控，表面等离激元光场的特性，可以实现微纳结构在所述表面等离激元光场中定点的稳定捕获和动态操纵。附图说明图1为本技术实施例提供的一种手性依赖透镜激发SPP光镊装置的结构示意图；图2为本技术实施例提供的一种手性依赖透镜激发SPP光镊装置的示例结构图。具体实施方式为使得本申请的技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。在本文中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本技术的说明，其本身并没有特定的意义。表面等离激元是一种局域在金属表面由自由电子与入射光子相互耦合共振所形成的一种混合激发模式，具有近场增强及表面局域的特性。近年来关于表面等离激元的研究发现，由于表面等离激元的近场电磁场增强和局域特性，能够增强对介质及金属微纳结构在光场中受到的吸引力，而利用手性依赖透镜的特性通过内聚焦的表面等离子体激元(SPP，SurfacePlasmonPolariton)场实现对金属颗粒的稳定操控，同时利用外围的发散SPP场将外部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于手性依赖透镜激发的SPP光镊装置，其特征在于，包括：激发光单元、表面等离激元激发单元；所述激发光单元，用于产生手性依赖透镜的特殊光束，并将所述特殊光束入射至所述表面等离激元激发单元；所述表面等离激元激发单元设置有镀有金属膜的玻片，待进行动态操控的样品溶液置于所述玻片的表面；所述表面等离激元激发单元，用于利用所述特殊光束在所述金属膜与所述样品溶液之间的接触面上，激发会聚的表面等离激元特殊光场，通过所述表面等离激元特殊光场对所述样品溶液中的微纳结构进行动态操控；所述动态操控包括对所述样品溶液中的微纳结构进行捕获和排斥。

【技术特征摘要】
1.一种基于手性依赖透镜激发的SPP光镊装置，其特征在于，包括：激发光单元、表面等离激元激发单元；所述激发光单元，用于产生手性依赖透镜的特殊光束，并将所述特殊光束入射至所述表面等离激元激发单元；所述表面等离激元激发单元设置有镀有金属膜的玻片，待进行动态操控的样品溶液置于所述玻片的表面；所述表面等离激元激发单元，用于利用所述特殊光束在所述金属膜与所述样品溶液之间的接触面上，激发会聚的表面等离激元特殊光场，通过所述表面等离激元特殊光场对所述样品溶液中的微纳结构进行动态操控；所述动态操控包括对所述样品溶液中的微纳结构进行捕获和排斥。2.如权利要求1所述的基于手性依赖透镜激发的SPP光镊装置，其特征在于，所述装置还包括：扫描控制及监测单元，用于对所述微纳结构的动态操控进行实时监测。3.如权利要求1所述的基于手性依赖透镜激发的SPP光镊装置，其特征在于，所述激发光单元包括：激光器、起偏器、波片、第一透镜组、液晶片、第二透镜组；所述激光器，用于产生预设波长的激光光束，并将所述激光光束入射至所述起偏器；所述起偏器，用于对入射的激光光束成为线偏光，将得到的线偏光入射至所述波片；所述波片，用于对所述线偏光调制为椭圆偏振光，将得到的椭圆偏振光束入射到所述第一透镜组；所述第一透镜组，用于对入射的椭偏光进行扩束准直，将准直得到的平行光入射至所述液晶片；所述液晶片，用于将所述椭偏光射入所述第二透镜组；所述第二透镜组，用于将入射的椭偏光进行扩束准直，将准直得到的平行光入射至所述表面等离激元激发单元。4.如权利要求1所述的基于手性依赖透镜激发的SPP光镊装置，其特征在于，所述表面等离激元激发单元包括：分束...

【专利技术属性】
技术研发人员：余家豪，汪先友，代艳萌，付孔文，张聿全，闵长俊，袁小聪，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：新型
国别省市：广东,44