基于光学轨道角动量的片上微粒子操控

基本信息
批准号:61675112
项目类别:面上项目
资助金额:16.00
负责人:冯雪
学科分类:
依托单位:清华大学
批准年份:2016
结题年份:2017
起止时间:2017-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:王宇,赵鹏,赵学思,周铄季,李世康,李卡,袁思睿
关键词:
片上实验室硅基光波导光学轨道角动量微粒子操控
结项摘要

Single cell or molecule detection and manipulation with integrated photonic devices is the leading research direction that combines the field of optoelectronics, biology and chemistry. The proposed project intends to applying integrated optical orbital angular momentum (OAM) device on chemical and biological analysis field. Based our reported dynamic OAM emitter, upper micro-flow channel is introduced to achieve micro-particle capture, rotation, stacking and release operation with proper OAM beam control. In this project, the key problems to be addressed include: (1) to improve the performance of dynamic OAM emitter with optimized fabrication process; (2) to design and fabricate micro-flow channel on top of the OAM emitter so that the trapping and manipulating of micro-particle could be achieved with the OAM emitter on chip. Through this project, it is expected to achieve functions of trapping and manipulating micro-particle on a single chip. It may be pave the way to achieve a greater breakthrough in multi-ple functions of feasible controlling the micro-particle and the application of “lab on a chip”.

利用集成光子器件实现单细胞甚至单分子检测和操控是光电子技术与在生物和化学分析的交叉前沿研究方向。本项目拟将集成型光学轨道角动量(OAM)器件应用于生物化学分析领域,在我们已经研制的集成型动态OAM发射器的基础上,与微流通道相结合,探索利用OAM光束在集成芯片上实现对微粒子的捕获和操控功能。拟解决的关键问题包括:(1)优化制备工艺,提高动态OAM发射器的性能;(2)在动态OAM发射器顶部设计和制备微流通道,并验证集成芯片上利用OAM光束操控微粒子的可行性。通过本项目的实施,力争在集成芯片上实现微粒子的捕获和操控,为后续实现具备多种功能的微粒子操控集成芯片和在“片上实验室”方面的应用取得更大的突破奠定良好的基础。

项目摘要

通过本项目一年的执行期,我们已经制备用于测试制备出的近场等离子体涡旋光芯片,已经初步观察到利用六边形结构产生了7个光学等离子体涡旋以及对金属纳米小球的束缚和操控现象;在对光镊系统的改装过程中,我们发现目前还缺少一种基于传统光学器件进行光束携带光学轨道角动量(OAM)复数谱的测量方法,为此我们提出并论证了一种基于传统的马赫-曾德尔干涉仪结构和计算光学的方法来测量光束携带OAM复数谱的方法(Optics Letters 42(6), 1080, (2017) );同时在光镊系统的校准过程中,针对实际光学系统中由于光轴倾斜导致OAM谱色散的问题,提出并论证了一种测量光轴偏移角度和OAM谱的计算矫正方法(Scientific Reports 7: 7873, (2017))。通过本项目的实施,验证了金属多边形结构的光学微芯片对微粒子操控的可行性,为后续在集成芯片上实现对微粒子的操控奠定了基础。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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