梁佩博 ， 朱嘉伟 ， 莫冰 ， 杨纾彦 叶志鹏

（1.工业和信息化部电子第五研究所,广东 广州 510610；2.广东省电子信息产品可靠性技术重点实验室,广东 广州 510610；3.广东省电子信息产品可靠性与环境工程技术研究开发中心,广东 广州 510610；4.广东省工业机器人可靠性工程实验室,广东 广州 510610）

光镊的概念最早是由美国科学家Ashkin A于1986年提出的[1],光镊的诞生给予了生物医学一种全新的操控细胞的手段。与传统的机械臂相比,利用光镊可以对细胞进行无接触、无损伤的控制。当今单光纤光镊有着较为突出的发展前景,虽然其具有成本低、结构简单等诸多优点,但功能单一却成为了单光纤光镊的硬伤。因此,本文提出了一种新型的单光纤光镊,其不仅可以控制被捕获粒子在光轴上的位置,而且可以将被捕获的微粒沿光轴发射。

1 基本原理

在普通的锥形单光纤光镊中,37°锥形光纤探针[2]可以满足LP01模式与LP11模式都具有一定的捕获能力[3],但是,由于这两种捕获力的作用方向均是沿着光轴指向光纤尖端的,所以使得被捕获微粒的受力平衡位置处于光纤尖端上,有可能使得被捕获微粒被光纤尖端损伤而违背光纤光镊的初衷。本文提出了一种新型的锥形光纤光镊结构,在普通的锥形单光纤光镊尖端,利用放电熔融的方法将光纤尖端抹平一段适当的距离后,获得这种新型的锥形光纤光镊可以很好地解决这一问题。需要注意的是控制电弧的电量、电流强度和烧制时间,精确地控制烧制后的光纤探针尖部平滑区的尺寸,经电弧加工的光纤尖如图1所示。……