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专利号: 2021100957179
申请人: 中国计量大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种单细胞手术装置,其特征在于:所述装置包括至少两组同轴双波导光纤以及与其数量对应的微操系统,所述同轴双波导光纤安装在该微操系统上,该微操系统用于操控所述同轴双波导光纤移动;所述同轴双波导光纤包括一个中间芯和一个环形芯,并在该光纤的纤端具有对称的圆锥台结构,反射汇聚环形芯内传输的环形捕获光束,形成光镊;在光纤端面的中心处刻蚀有一个凹槽,平凸透镜粘附于该凹槽内;其中,第一同轴双波导光纤的中间芯传输的荧光激发光束经过所述平凸透镜后,形成突破衍射极限的超分辨纳米光学射流,可实现纳米量级的超分辨荧光照明;第二同轴双波导光纤的中间芯传输的激发光束经过所述平凸透镜后形成光刀。

2.根据权利要求1所述的一种单细胞手术装置,其特征在于:所述平凸透镜的制造方法为将杯对苯二酚单体溶解在1:1的水‑丙酮溶液中,形成具有无限长氢键阵列的针状杯对苯二酚纳米管晶体,当在‑14℃温度下生长的晶体在40℃的水环境中被加热一天,从晶体中分离出来的杯对苯二酚分子重新组装成纳米球,该纳米球作为平凸透镜。

3.根据权利要求2所述的一种单细胞手术装置,其特征在于:采用光镊结合纳米光学射流技术,实现超分辨率的纳米刻蚀加工,对所述平凸透镜进行微加工,使该平凸透镜尺寸适应所述凹槽。

4.根据权利要求1所述的一种单细胞手术装置,其特征在于:所述的圆锥台结构是通过在同轴双波导光纤端经过精密抛磨加工制备得到的对称反射圆锥台结构,也可以是弧形优化的反射圆锥台结构。

5.根据权利要求1所述的一种单细胞手术装置,其特征在于:所述的凹槽内的平凸透镜通过低折射率胶水粘附,该平凸透镜的直径大于等于该同轴双波导光纤的所述中间芯直径,小于圆锥台端面直径,其折射率大于所述低折射率胶水的折射率。

6.根据权利要求5所述的一种单细胞手术装置,其特征在于:使用飞秒激光器在所述同轴双波导光纤端面的中心处刻蚀一个凹槽,所述凹槽尺寸长、宽小于等于10μm且大于所述中间芯直径,深度小于等于5μm。

7.根据权利要求1所述的一种单细胞手术装置,其特征在于:所述装置还包括第一激光器,所述第一激光器激发的光束为荧光激发光,该荧光激发光的波长在440~540nm之间,该荧光激发光与所述第一同轴双波导光纤的中间芯耦合,该荧光激发光经过所述平凸透镜后,形成突破衍射极限的超分辨纳米光学射流,可实现纳米量级的超分辨荧光照明。

8.根据权利要求7所述的一种单细胞手术装置,其特征在于:所述装置还包括第二激光器,所述第二激光器采用800nm钛宝石激光器或1060nm的钇铝石榴石激光器中的一种,该第二激光器所激发的光束与所述第二同轴双波导光纤的中间芯耦合形成光刀。

9.根据权利要求8所述的一种单细胞手术装置,其特征在于:所述装置还包括第三激光器,所述第三激光器采用波长为532nm,300mW连续输出的单模单频激光器,所述第三激光器所激发的光束分别与第一、第二同轴双波导光纤的环形芯耦合形成双光镊,作用于第一、第二同轴双波导光纤的光束功率分别可调,以此实现调整目标物姿态。

10.根据权利要求1所述的一种单细胞手术装置,其特征在于:所述装置还包括载物台和相机成像单元,所述载物台用于承载样品,所述相机成像单元用于实时观察样品,所述载物台处于光屏蔽壳中以避免外界光线干扰。