利用光束操纵材料的方法和设备技术

本发明专利技术涉及利用光束操纵材料的方法和设备。本发明专利技术提供使用光谱可见部分中的光控制光学陷阱阵列和粒子阵列形成的方法和设备。该方法和设备具有一激光器和一时变衍射光学元件，能动态控制光学陷阱阵列，从而控制粒子阵列，并具有使用多个光学陷阱操纵特殊物体的能力。通过避免与底层材料中的强吸收有关的波长，用连续波激光器产生光学陷阱，使各陷阱的效率最佳，并在多个点上俘获扩展的样品，可使有害的非线性光学作用的程度最小。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

概括而言本专利技术涉及用于控制光学陷阱(optical trap)或光钳(optical tweezer)的方法和设备。更准确地说，本专利技术涉及利用可见光形成的光钳，可用于操纵(manipulate)多种光敏材料，如活体生物材料，而不对被研究或操纵的材料造成显著损伤或有害影响。
技术介绍
已知利用来自单光束的光学梯度力构成光钳，操纵小电介质粒子浸入折射率小于该粒子的流体介质中的位置。此光钳技术概括来说能操纵反射、吸收以及低介电常数的粒子。因此已经研究出一些通过使用单光束产生单个光学陷阱来操纵单个粒子的系统。为了用这类系统操纵多个粒子，必须采用多个光束。使用传统光钳方法产生扩展的多光束陷阱的难度，限制了其在诸如一般性地检查生物材料的多种潜在商业应用中的使用，并且还限制纳米合成材料的制造和操纵，包括电子、光子和光电子装置，用于化学和生物分析(assay)中的化学传感器阵列，以及全息和计算机存储矩阵。一种光钳使用由强且密集的会聚光束施加的力来俘获和操纵通常处于流体媒质中的介电粒子。以前对光钳的描述强调其用于生物应用，如俘获细胞或其成分，用于研究、诊断评估乃至治疗的目的的潜在用途。这些本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于使用聚焦光束操纵生物材料的设备，包括：衍射光学元件；功率水平受控的光源，该光源与所述衍射光学元件交互作用以产生聚焦和衍射的光束，所述光束形成多个光学陷阱，所述光具有这样选择的功率水平和波长，使得所述生物材料在与所述多 个光学陷阱进行交互作用时表现出的对所述光的吸收不对所述生物材料造成实质性损害；用于控制所述多个光学陷阱来操纵所述生物材料的光学系统。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：戴维G格里尔，埃里克R迪弗雷纳，詹妮弗E库尔蒂斯，布赖恩A考斯，
申请(专利权)人：芝加哥大学，
类型：发明
国别省市：US[美国]