基于光纤的微球操纵装置及显微成像系统、光纤制作方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于光纤的微球操纵装置及显微成像系统，微球操纵装置包括激光器、光纤分束器和多个光纤；多个所述光纤至少包括位于与微球样品所在平面垂直的第一平面内且以微球样品为中心相对设置的两个光纤；光纤位于微球样品所在平面的同一侧，且与微球样品所在平面具有预设夹角，并具有锥形的尾端，每一光纤的尾端正对微球样品；激光器与光纤分束器连接，光纤分束器的输出端分别与光纤对应连接。本发明专利技术基于光纤的微球操纵装置及显微成像系统，实现利用光束操纵微球在纵向方向移动，能够调整微球的纵向位置到达最佳成像点，进而提高成像质量。本发明专利技术还公开一种光纤制作方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及显微成像
，特别是涉及一种基于光纤的微球操纵装置及显微成像系统。本专利技术还涉及一种光纤制作方法。
技术介绍
随着现代生物学和材料科学的发展，在微观结构的研究中对成像分辨率提出了越来越高的要求，科学家希望从分子水平揭示生命过程和材料性能的物理本质。对于普通光学显微镜，由于受到光学衍射极限的限制，其横向分辨率被限制在200nm以上，这对于研究深亚波长结构或者细胞结构是远远不能满足要求的。为了突破衍射极限的限制，世界各地的科研人员对此展开了深入的研究，其中，最典型的几种方法包括受激发射损耗显微技术、结构光照明显微法、随机光场重建显微法、荧光蛋白光激活定位技术等，但这几种方法大多基于复杂数据的后续处理，存在系统较为复杂、价格昂贵、效率较低等问题，不能被普遍地应用。基于微球纳米锥效应的超分辨成像技术，首先由英国曼彻斯特大学的研究团队于2011年提出，该技术采用白光照明光源，激发样品产生消逝波，利用微米量级的微球耦合消逝波，并进行空间放大产生放大的虚像，再对虚像进行二次成像，来获得样品表面的超分辨显微图像，实现了基于白光宽场照明达到远场超分辨的显微成像。该项技术基于其系统结构简单、效率高、成本低廉等优点受到普遍关注。在该技术中，基于微球形成纳米锥的宽度与微球之间的距离有关。在某一合适的距离，纳米锥中心光斑的半高宽度最窄，也就是形成的点扩散函数最小，相应在此位置的成像分辨率最高。但目前技术阶段，微球在液体中不能保持悬浮，微球与样品表面是直接接触，因此并不能得到最佳的成像效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于光纤的微球操纵装置及显微成像系统，实现利用光束操纵微球在纵向方向移动，能够调整微球的纵向位置到达最佳成像点，进而提高成像质量。本专利技术还提供一种光纤制作方法。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于光纤的微球操纵装置，包括激光器、光纤分束器和多个光纤；多个所述光纤至少包括位于与微球样品所在平面垂直的第一平面内且以微球样品为中心相对设置的两个所述光纤；所述光纤位于所述微球样品所在平面的同一侧，且与微球样品所在平面具有预设夹角，并具有锥形的尾端，每一所述光纤的尾端正对所述微球样品；所述激光器与所述光纤分束器连接，所述光纤分束器的输出端分别与所述光纤对应连接。可选地，多个所述光纤还包括位于与微球样品所在平面垂直的第二平面内且以微球样品为中心相对设置的两个所述光纤。可选地，还包括微位移操纵台，所述光纤由所述微位移操纵台固定，所述微位移操纵台与微球样品所在平面的夹角可调节。可选地，还包括设置在所述光纤与所述微位移操纵台固定区域的毛细玻璃管。可选地，所述激光器为输出光波长为980nm的功率可调谐式激光器。可选地，还包括与所述光纤分束器的另一输出端连接的、用于检测光功率的光功率计。一种显微成像系统，包括：包括物镜和目镜的光学显微镜；如上所述的微球操纵装置，其中，所述微球操纵装置的多个光纤分别对应设置在载物台样品区域；在所述光学显微镜的目镜一侧设置的光电成像装置；与所述光电成像装置连接的计算机。一种光纤制作方法，包括：在单根光纤的中部区域，将光纤一区段的保护层剥除；将所述光纤的两端固定，对剥除保护层的区段加热，同时在所述光纤的两端施加轴向拉力，直至将所述光纤拉断，所述光纤拉断的一端作为尾端。可选地，所述将光纤一区段的保护层剥除之后还包括：采用酒精棉对剥除保护层的光纤区段的包层进行清洗；所述将所述光纤拉断之后还包括：采用酒精棉对形成的光纤尾端进行清洗。可选地，所述将所述光纤的两端固定，具体包括：将所述光纤的两端分别固定在可移动的V型槽内；所述在所述光纤的两端施加轴向拉力，具体包括：通过所述V型槽对所述光纤的两端施加轴向拉力。由上述技术方案可以看出，本专利技术所提供的基于光纤的微球操纵装置及显微成像系统，所述微球操纵装置包括激光器、光纤分束器和多个光纤，多个所述光纤至少包括位于与微球样品所在平面垂直的第一平面内且以微球样品为中心相对设置的两个光纤，光纤与微球样品所在平面具有预设夹角，并具有锥形的尾端，每一光纤的尾端正对微球样品。光纤输出光照射到微球样品，在光学势阱中介质微球主要受到沿光束传播方向的散射力和梯度力(其方向指向最高能量密度点)。相对的两个倾斜设置的光纤输出光作用于微球，可以产生两个梯度力和两个散射力，因此通过平衡两个梯度力、两个散射力以及微球受到的其它形式力如重力、浮力，可以操纵微球在纵向方向移动。因此，本专利技术基于光纤的微球操纵装置及显微成像系统，实现利用光束操纵微球在纵向方向移动，能够调整微球的纵向位置到达最佳成像点，进而提高成像质量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种基于光纤的微球操纵装置中光纤的设置示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种光纤制作方法的流程图；图3为本专利技术实施例提供的一种显微成像系统的示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通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，都应当属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供一种基于光纤的微球操纵装置，包括激光器、光纤分束器和多个光纤；多个所述光纤至少包括位于与微球样品所在平面垂直的第一平面内且以微球样品为中心相对设置的两个所述光纤；所述光纤位于所述微球样品所在平面的同一侧，且与微球样品所在平面具有预设夹角，并具有锥形的尾端，每一所述光纤的尾端正对所述微球样品；所述激光器与所述光纤分束器连接，所述光纤分束器的输出端分别与所述光纤对应连接。可以看出，本实施例基于光纤的微球操纵装置，应用于微球应用的显微成像系统中，包括激光器、光纤分束器和多个光纤，多个所述光纤至少包括位于与微球样品所在平面垂直的第一平面内且以微球样品为中心相对设置的两个光纤，光纤与微球样品所在平面具有预设夹角，并具有锥形的尾端，每一光纤的尾端正对微球样品。光纤输出光照射到微球样品，在光学势阱中介质微球主要受到沿光束传播方向的散射力和梯度力(其方向指向最高能量密度点)。相对的两个倾斜设置的光纤输出光作用于微球，可以产生两个梯度力和两个散射力，因此通过平衡两个梯度力、两个散射力以及微球受到的其它形式力如重力、浮力，可以操纵微球在纵向方向移动。因此，本专利技术基于光纤的微球操纵装置实现利用光束操纵微球在纵向方向移动，能够调整微球的纵向位置到达最佳成像点，进而提高成像质量。下面对本实施例微球操纵装置中光纤的设置方式进行详细说明。可参考图1，本实施例微球操纵装置，多个所述光纤至少包括位于与微球样品所在平面垂直的第一平面内的两个光纤1，所述两个光纤1以微球样品为中心相对设置，每一光纤1具有锥形的尾端100，正对微球样品，通过光纤输出光照射到介质微球，来操纵微球移动。光纤1与微球样品所在平面具有预设夹角θ，通过调本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于光纤的微球操纵装置，其特征在于，包括激光器、光纤分束器和多个光纤；多个所述光纤至少包括位于与微球样品所在平面垂直的第一平面内且以微球样品为中心相对设置的两个所述光纤；所述光纤位于所述微球样品所在平面的同一侧，且与微球样品所在平面具有预设夹角，并具有锥形的尾端，每一所述光纤的尾端正对所述微球样品；所述激光器与所述光纤分束器连接，所述光纤分束器的输出端分别与所述光纤对应连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于光纤的微球操纵装置，其特征在于，包括激光器、光纤分束器和多个光纤；多个所述光纤至少包括位于与微球样品所在平面垂直的第一平面内且以微球样品为中心相对设置的两个所述光纤；所述光纤位于所述微球样品所在平面的同一侧，且与微球样品所在平面具有预设夹角，并具有锥形的尾端，每一所述光纤的尾端正对所述微球样品；所述激光器与所述光纤分束器连接，所述光纤分束器的输出端分别与所述光纤对应连接。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，多个所述光纤还包括位于与微球样品所在平面垂直的第二平面内且以微球样品为中心相对设置的两个所述光纤。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括微位移操纵台，所述光纤由所述微位移操纵台固定，所述微位移操纵台与微球样品所在平面的夹角可调节。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括设置在所述光纤与所述微位移操纵台固定区域的毛细玻璃管。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激光器为输出光波长为980nm的功率可调谐式激光器。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括与所述光纤分束...

【专利技术属性】
技术研发人员：周文超，吴一辉，李凯伟，周松，迟明波，刘永顺，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22