Laser-guided manipulation of non-atomic particles

B - Operations – Transporting – 07 – B

Patent

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Details

B07B 1/26 (2006.01) G02B 6/00 (2006.01) G21K 1/00 (2006.01)

Patent

CA 2345961

A method and device for using laser light to trap non-atomic size particles optically within a hollow region of a hollow core optical fiber are disclosed. Also described are a method and device for flexibly transporting the trapped particles along the fiber over long distances. The present invention allows to manipulate and guide particles made of a wide variety of materials, including biological tissue and aerosols, along the optical fibers and deposit the materials on various substrates. The laser guiding device (44) comprises a laser beam a laser beam source generating a laser beam (46), which is directed to an entrance (56) of a hollow core optical fiber (50) by a focusing lens (64). A source of the particles to be guided through the fiber provides a certain number of particles near the entrance to the fiber. The particles are then drawn into the hollow core (48) of the fiber by the focused laser beam, propagating along a grazing incidence path inside the fiber. Laser induced optical forces generated by scattering, absorption and refraction of the laser light by a particle traps the particle close to the center of the fiber and propels it along. Any micro-size material, including solid dielectric, semiconductor and solid particles as well as liquid solvent droplets, can be trapped in the laser beams and transported along optical fibers due to the net effect of exertion of these optical forces. After traveling through the length of the fiber, the particles can be either deposited on a desired substrate or into an analytical chamber, or dealt with depending on the goal of a particular application.

La présente invention concerne un procédé et un dispositif permettant d'utiliser la lumière laser pour piéger optiquement des particules de dimensions non atomiques à l'intérieur d'une région creuse d'une fibre optique à coeur creux. La présente invention concerne un procédé et un dispositif permettant d'utiliser la fibre optique pour transporter en souplesse les particules piégées sur de grandes distances. L'invention permet également d'utiliser la longueur de fibre optique pour manipuler et guider des particules faites d'une grande diversité de matières, y-compris des tissus biologiques et des aérosols, et pour déposer ces matières sur divers substrats. Le dispositif de guidage par laser comprend une source de faisceau laser produisant un faisceau laser dirigé par une lentille de focalisation vers l'entrée de la fibre optique à coeur creux. Une source de particules à faire acheminer via la fibre apporte un certain nombre de particules au voisinage de l'entrée dans la fibre. Les particules sont alors entraînées dans le coeur creux de la fibre par le faisceau laser focalisé qui se propage à l'intérieur de la fibre en suivant un chemin d'incidence rasante. Les forces optiques induites du laser que génère une particule par dispersion, absorption et réfraction de la lumière laser piègent la particule à proximité du centre de la fibre et la propulsent sur la longueur. Tous les matériaux microniques, et notamment les particules diélectriques solides, les particules semi-conductrices et les particules solides, ainsi que les gouttelettes de solvants liquides se prêtent au piégeage dans les faisceaux laser et au transport par les fibres optiques à raison de l'effet net exercé par ces forces optiques. Après avoir parcouru toute la longueur de la fibre, les particules peuvent soit être déposées sur un substrat spécifique ou dans une chambre d'analyse, soit être traitées selon les besoins de l'application considérée.

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