利用单光纤光镊实现不同折射率的微粒分选

钟慧; 高丙坤; 党雨婷; 赵忖; 姜春雷

doi:10.37188/OPE.20233108.1115

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利用单光纤光镊实现不同折射率的微粒分选

现代应用光学 | 更新时间：2023-05-04

- 利用单光纤光镊实现不同折射率的微粒分选
- Particle sorting with different refractive indices using single fiber optical tweezers
- 光学精密工程 2023年31卷第8期页码：1115-1123
- 作者机构：
  
  1.东北石油大学电气信息工程学院，黑龙江大庆 163318
  2.东北石油大学秦皇岛校区电气信息工程系，河北秦皇岛 066004
- 作者简介：
  
  [ "钟慧（1996-），男，河南信阳人，硕士研究生， 2019年于河南城建学院获得学士学位，主要从事超精密测量、超分辨成像等方的研究。E-mail： zhfxjdwy@163.com" ]
  [ "赵忖（1980-），女，河北秦皇岛人，硕士，讲师，2003年、2006年于大庆石油学院分别获得学士、硕士学位，主要研究方向光电检测与信号处理 E-mail 48724332@qq.com" ]
  [ "姜春雷（1977-），男，黑龙江青冈人，教授，博士生导师，2017年于哈尔滨工业大学获得博士学位，主要从事微纳光纤传感器、激光超精密测量与超显微成像等方面的理论及应用研究。E-mail： jiangchunlei_nepu@163.com" ]
- 基金信息：
  
  黑龙江自然科学基金资助项目(LH2021F008)
- DOI：10.37188/OPE.20233108.1115
  中图分类号： Q631
- 收稿日期：2022-07-01，
  
  修回日期：2022-09-27，
  
  纸质出版日期：2023-04-25
- 稿件说明：
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钟慧,高丙坤,党雨婷等.利用单光纤光镊实现不同折射率的微粒分选[J].光学精密工程,2023,31(08):1115-1123.

ZHONG Hui,GAO Bingkun,DANG Yuting,et al.Particle sorting with different refractive indices using single fiber optical tweezers[J].Optics and Precision Engineering,2023,31(08):1115-1123.
钟慧,高丙坤,党雨婷等.利用单光纤光镊实现不同折射率的微粒分选[J].光学精密工程,2023,31(08):1115-1123. DOI： 10.37188/OPE.20233108.1115.

ZHONG Hui,GAO Bingkun,DANG Yuting,et al.Particle sorting with different refractive indices using single fiber optical tweezers[J].Optics and Precision Engineering,2023,31(08):1115-1123. DOI： 10.37188/OPE.20233108.1115.

摘要

为解决在进行不同折射率的微粒分类时遇到的问题，本文提出了一种采用熔融法拉伸的抛物线型光纤探针，所得到的出射光场对于浸没在水溶液中的不同折射率的微粒具有不同的操作能力，可以达到微粒分类的目的。我们将波长为980 nm的激光通入光纤探针中，操控光纤在液体中实现对二氧化硅（SiO

）、聚苯乙烯（PS）和酵母菌细胞三种不同折射率的微粒及细胞的捕获和传输，进而实现不同微粒的分类。基本上实现了对三种微粒在1~10 μm范围内的操控和分类。通过仿真验证了这种抛物线型光纤探针对三种微粒具有不同捕获能力，所得到的理论和实验结果保持一致。使用该方法对微粒进行分类，可以简化实验装置，并且在无标签混合光纤传感器的开发和传染病检测或细胞分类等方面有广泛应用。

Abstract

In order to solve the problems encountered in classifying particles with different refractive indices， this paper proposes a parabolic fiber optic probe stretched by the fusion method； the resulting outgoing light field has different operating capabilities for particles with different refractive indices submerged in aqueous solutions， which can be used for particle classification. We couple a laser beam with a wavelength of 980 nm into the fiber optic probe and manipulate the fiber to achieve the capture and transport of particles and cells with three different refractive indices in liquid： silicon dioxide （SiO

）， polystyrene （PS）， and yeast cells， and thus achieve the classification of different particles in the range of 1-10 μm. The different capture capabilities of this parabolic fiber optic probe for the three particles were simulated， and the obtained theoretical and experimental results were in agreement. The use of this method to classify particles simplifies the experimental setup and has a wide range of potential applications in the development of label-free hybrid fiber optic sensors， infectious disease detection， and cell classification.

关键词

Keywords

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