光声操控微粒装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种光声操控微粒装置及其方法，包括脉冲激光器、空间光调制器和平板，所述空间光调制器位于所述脉冲激光器与所述平板之间，其中：所述脉冲激光器，用于发射脉冲激光光束；所述空间光调制器，用于对脉冲激光光束进行调制，在光束中加载任意的图像信息，其中，调制后的脉冲激光光束透射在平板下表面，形成任意光学图形；所述平板，用于吸收任意光学图形的光束的能量后产生光声效应，并激发声波控制平板上的粒子运动排列形成与所述任意光学图形相匹配的图形。本发明专利技术兼具光镊高分辨率和声镊驱动力大、低损伤的特点，解决了声镊对粒子控制的灵活度和便利性较低、光镊对粒子控制驱动力小的技术问题。驱动力小的技术问题。驱动力小的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
光声操控微粒装置及其方法


[0001]本专利技术涉及光学应用技术及微纳米颗粒操控领域，尤其涉及一种光声操控微粒装置及其方法。

技术介绍

[0002]目前，在光与物质动量交换作用下，光镊能对微米到纳米级的粒子进行操纵、捕获和旋转，然而在光镊操纵过程中，被操控的粒子通常要求是透明的，以及对粒子的折射率等光学性质具有特殊要求，限制较大，激光热效应也会对细胞等粒子造成热损伤。
[0003]而声镊利用声波的动量和角动量，对单细胞或其它颗粒进行操控，声镊操控力比光镊大，对细胞的损伤远小于光镊，对被操控的粒子光学性质没有特殊要求。然而，灵活地构造用于操控粒子的任意特殊声场仍然具有一定的挑战性。当前要实现构造用于操控粒子的任意特殊声场，通常是采用压电换能器阵列进行控制，其中，每个阵元均有独立的信号发射电路，所有阵元的发射声波最终合成为目标声场，从而实现对粒子的任意操纵，但是，此方法需要设置较为复杂的电子系统来控制每个压电换能器的相位和幅度，结构操作较为繁琐，便利性较低。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种光声操控微粒装置及其方法，旨在提高对粒子操控的驱动力、分辨率、便利性和灵活度。
[0005]本专利技术提供一种光声操控微粒装置，所述光声操控微粒装置包括脉冲激光器、空间光调制器和平板，所述空间光调制器位于所述脉冲激光器与所述平板之间，其中：
[0006]所述脉冲激光器，用于发射脉冲激光光束；
[0007]所述空间光调制器，用于对所述脉冲激光光束进行调制，其中，调制后的脉冲激光光束透射在所述平板下表面，形成任意光学图形；
[0008]所述平板，用于吸收所述任意光学图形的光束的能量后产生光声效应，并激发声波控制所述平板上的粒子运动排列形成与所述任意光学图形相匹配的图形。
[0009]可选地，根据本专利技术提供的一种光声操控微粒装置，所述光声操控微粒装置还包括扩束透镜，所述扩束透镜，位于所述脉冲激光器与所述空间光调制器之间，用于对所述脉冲激光光束进行扩束处理，其中，扩束后的脉冲激光光束通过所述空间光调制器进行调制。
[0010]可选地，根据本专利技术提供的一种光声操控微粒装置，所述光声操控微粒装置还包括反射镜和成像透镜，其中，
[0011]所述反射镜，位于所述空间光调制器与所述平板之间，用于将调制后的脉冲激光光束反射至所述成像透镜；
[0012]所述成像透镜，用于将所述调制后的脉冲激光光束成像在所述平板下表面。
[0013]可选地，根据本专利技术提供的一种光声操控微粒装置，所述光声操控微粒装置还包括第一透明液体池，所述第一透明液体池位于所述平板的下方，所述调制后的脉冲激光光
束透过所述第一透明液体池成像在所述平板下表面。
[0014]可选地，根据本专利技术提供的一种光声操控微粒装置，所述第一透明液体池，用于增强所述光声效应，以及散发所述平板表面所产生的热量。
[0015]可选地，根据本专利技术提供的一种光声操控微粒装置，所述光声操控微粒装置还包括第二透明液体池，所述第二透明液体池设置在所述平板的上方；其中，所述粒子存放于所述第二透明液体池中，或者放置于所述平板的上表面中。
[0016]可选地，根据本专利技术提供的一种光声操控微粒装置，所述平板包括金属片、云母片、陶瓷片和石墨烯薄膜的一种或多种。
[0017]可选地，根据本专利技术提供的一种光声操控微粒装置，所述粒子包括金属粉末、陶瓷粉末、聚苯乙烯小球、微生物和细胞中的一种或多种。
[0018]可选地，根据本专利技术提供的一种光声操控微粒装置，所述空间光调制器包括液晶空间光调制器或数字微镜器件DMD。
[0019]本专利技术还提供一种所述光声操控微粒方法包括：
[0020]通过脉冲激光器发射脉冲激光光束；
[0021]通过空间光调制器对所述脉冲激光光束进行调制，其中，调制后的脉冲激光光束透射在平板下表面，形成任意光学图形；
[0022]通过所述平板吸收所述任意光学图形的光束的能量后产生光声效应，并激发声波控制所述平板上的粒子运动排列形成与所述任意光学图形相匹配的图形。
[0023]本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述光声操控微粒方法。
[0024]本专利技术还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述光声操控微粒方法。
[0025]本专利技术提供的光声操控微粒装置及其方法，所述光声操控微粒装置包括脉冲激光器、空间光调制器和平板，所述空间光调制器位于所述脉冲激光器与所述平板之间，其中：所述脉冲激光器，用于发射脉冲激光光束；所述空间光调制器，用于对所述脉冲激光光束进行调制，其中，调制后的脉冲激光光束透射在所述平板下表面，形成任意光学图形的光束；所述平板，用于吸收所述任意光学图形的光束的能量后产生光声效应，并激发声波控制所述平板上的粒子运动排列形成与所述任意光学图形相匹配的图形。实现了利用空间光调制器对脉冲激光光束进行调制，由于空间光调制器可任意变换图形，从而可以实现对粒子的任意动态操控，提高对粒子操控的驱动力和便利性，且不会对细胞等粒子造成热损伤，进一步地，将调制后的脉冲激光光束作用于平板下表面，从而产生光声效应以激发声波对平板上粒子进行任意操纵，利用光产生声场来操控微粒，因此对被操控粒子的透明度和折射率等光学性质没有特殊要求，具有高度灵活性。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。
[0027]图1是本专利技术提供的光声操控微粒装置的结构示意图之一；
[0028]图2是本专利技术提供的光声操控微粒装置的结构示意图之二；
[0029]图3是本专利技术提供的光声操控微粒方法的流程示意图；
[0030]图4为空间光调制器对应的目标像元图像；
[0031]图5为光声操控微粒装置操控粒子排列的形态图像；
[0032]图6为粒子在显微镜下的图像。
[0033]附图标号说明：
[0034]标号名称标号名称1脉冲激光器6第一液体池2扩束透镜7平板3空间光调制器8粒子4反射镜9第二液体池5成像透镜
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具体实施方式
[0035]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0036]在本专利技术一个或多个实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本专利技术一个或多个实施例。在本专利技术一个或多个实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光声操控微粒装置，其特征在于，所述光声操控微粒装置包括脉冲激光器、空间光调制器和平板，所述空间光调制器位于所述脉冲激光器与所述平板之间，其中：所述脉冲激光器，用于发射脉冲激光光束；所述空间光调制器，用于对所述脉冲激光光束进行调制，其中，调制后的脉冲激光光束透射在所述平板下表面，形成任意光学图形；所述平板，用于吸收所述任意光学图形的光束的能量后产生光声效应，并激发声波控制所述平板上的粒子运动排列形成与所述任意光学图形相匹配的图形。2.根据权利要求1所述的光声操控微粒装置，其特征在于，所述光声操控微粒装置还包括扩束透镜，所述扩束透镜，位于所述脉冲激光器与所述空间光调制器之间，用于对所述脉冲激光光束进行扩束处理，其中，扩束后的脉冲激光光束通过所述空间光调制器进行调制。3.根据权利要求1所述的光声操控微粒装置，其特征在于，所述光声操控微粒装置还包括反射镜和成像透镜，其中，所述反射镜，位于所述空间光调制器与所述平板之间，用于将调制后的脉冲激光光束反射至所述成像透镜；所述成像透镜，用于将所述调制后的脉冲激光光束成像在所述平板下表面。4.根据权利要求1所述的光声操控微粒装置，其特征在于，所述光声操控微粒装置还包括第一透明液体池，所述第一透明液体池位于所述平板的下方，所述调制后的脉冲激光光束透过所述第一透明液体池...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭红莲，赵希川，李锋，张若钦，李金枝，
申请(专利权)人：中央民族大学，
类型：发明
国别省市：