减小激光束横截面积的方法、激光显微切割的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及激光切割领域，尤其涉及激光显微切割。
【背景技术】
[0002]在生命科学研究中，需要对组织中某一特定的细胞(群)进行基因和蛋白质研究。激光显微细胞切割系统就是为满足这样的需要而发展起来的一种高端设备，可以从多样性的组织中分离出来某一特定的或有某一特点的细胞(群)，从而避免实验标本被其他细胞、细菌、或其它杂质所污染，使基因和蛋白的分析更加准确，特异性更高。
[0003]在激光显微细胞切割技术中，有时需要对单个细胞进行切割:首先在显微镜下观察判断确定需要挑选出来的细胞；其次根据细胞形状确定细胞切割线之后；之后发射激光束，在发射激光束的同时驱动载物台使其带动带有细胞样品的载玻片运动产生闭合切割线轨迹。这样激光就沿着细胞周边的切割线产生一个闭合切割轨迹，使得该细胞与周围背景的其它细胞分离。之后可以通过收集系统如重力或者静电吸附等方式将该细胞挑选分离出来，从而获得纯种的没有杂质的细胞。
[0004]细胞的尺度在几个微米到10多个微米之间，非常微小，有时候需要切割分离用户所挑选的(包含在细胞里面的)一段基因，基因的尺寸更小了。因此需要切割细胞的“刀子”:激光束的光斑横截面积非常小，在亚微米或者微米量级，尤其是需要分离切割用户所挑选的细胞所含有的基因片段的时候。一般的激光束光斑横截面近似为园或者椭圆，沿着一个方向的尺度为100微米甚至毫米量级。因此如何实现横截面的长度为微米甚至亚微米的激光束是一个难题。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的主要技术问题是提供一种减小激光束横截面积的方法，通过人为操作和控制，使激光束的横截面积在一定范围内缩小。
[0006]本发明所要解决的另一主要技术问题是提供一种激光显微切割的方法和装置，能够实现微米甚至亚微米直径的激光切割。
[0007]为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种减小激光束横截面积的方法，在激光发射器与被照物体之间的光路中设置空间光调制器；所述激光发射器发出的入射激光束在空间光调制器上产生主光斑和副光斑；
[0008]所述主光斑覆盖到空间光调制器的N个相邻微单元上，只打开以主光斑圆心为中心η个微单元(η = 1，2，…，N)，其它Ν-η个微单元为关闭状态，则出射激光束的横截面积d=D*(n/N)，其中D为主光斑的横截面积。
[0009]在一较佳实施例中:所述副光斑覆盖到的空间光调制器的微单元为关闭状态。
[0010]本发明还提供了一种激光显微切割的方法，在激光发射器与物镜的光路中设置空间光调制器；所述激光发射器发出的入射激光束在空间光调制器上产生主光斑和副光斑；
[0011]所述主光斑覆盖到空间光调制器的N个相邻微单元上，只打开以主光斑圆心为中心η个微单元(η = 1，2，...，N)，其它Ν-η个微单元为关闭状态，则经过物镜后的出射激光束的横截面积d = D*n/ (N*M)，其中D为主光斑的横截面积、M为物镜的放大倍数。
[0012]在一较佳实施例中:所述副光斑覆盖到的空间光调制器的微单元为关闭状态。
[0013]本发明还提供了一种激光显微切割的装置，包括显微镜、显微镜照明系统、数字成像系统和激光发射器；还包括激光束光路整形系统，其包括一设置于激光发射器与显微镜物镜光路中的空间光调制器；所述激光发射器发出的入射激光束在空间光调制器上产生主光斑和副光斑；
[0014]所述主光斑覆盖到空间光调制器的N个相邻微单元上，只打开以主光斑圆心为中心η个微单元(η = 1，2，...，N)，其它Ν-η个微单元为关闭状态，则经过物镜后的出射激光束的横截面积d = D*n/ (N*M)，其中D为主光斑的横截面积、M为物镜的放大倍数。
[0015]在一较佳实施例中:所述副光斑覆盖到的空间光调制器的微单元为关闭状态。
[0016]在一较佳实施例中:所述激光束光路整形系统还包括一二向色镜，将切割激光反射至物镜、将成像物镜透射至数字成像系统。
[0017]在一较佳实施例中:所述显微镜为正置显微镜或倒置显微镜
【附图说明】
[0018]图1为本发明优选实施例1的光路图；。
[0019]图2为本发明优选实施例2的光路示意图；
[0020]图3为本发明优选实施例3的光路示意图；
[0021]图4为本发明优选实施例4的光路示意图。
【具体实施方式】
[0022]本发明实现横截面积的长度为亚微米或者微米大小激光束的方法是使用空间光调制器。空间光调制器主要有透射式及反射式两类，其主要特点是具有带有空间分布的“光开关”。主要功能是能够有选择地让照射在空间光调制器部分位置的光信号反射(或者透射)过去，而其它部分位置的光信号不能反射(或者透射过去)。
[0023]以DMD作为空间光调制器的介绍:DMD为TI公司的Larry Hornbeck博士于1987年所发明的，采用MEMS (微机电系统)的工艺将微反射镜阵列和CMOS SRAM集成在同一块芯片上，是一种新型、全数字化的空间光调制器。DMD是由几百万个微单元单元组成，一个含1024X768个微单元DMD对角线长度仅0.7英寸，厚度约5毫米(如图1所示)。每个微单元单元主要由微单元、铰链和CMOS基底构成，其中每个微单元通过一个轭板和一个扭转铰链连接，可以以铰链为轴在-12°和+12°这两个角度间转动，其转动方向由轭板两边的可控电极电压决定，每个微单元的电极都有一个存储单元SRAM，位于可控电极的平台之下，当SRAM存储“I”时，微单元偏转+12°，当存储“O”时，偏转-12°。在设计DMD的光学系统时，一般使微单元的某个反射方向的光线进入光学系统，表示“开”(假设为+12°方向，以下类同)，另一个反射方向的光线不会进入光学系统，表示“关”。因而可以简单的把DMD看作是一个光开关阵列，根据需要在相应的SRAM单元中存入“I”或“0”，就可以控制相应微单元的开关，以产生任意的图案。
[0024]需要指明的是，虽然上文以DMD举例，但是，本发明的方案并不局限于DMD这一种空间光调制器中。下文结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
[0025]实施例1
[0026]—种减小激光束横截面积的方法，在激光发射器与被照物体之间的光路中设置空间光调制器；所述激光发射器发出的入射激光束在空间光调制器上产生主光斑和副光斑；
[0027]参考图1，所述主光斑覆盖到空间光调制器的N个相邻的微单元上，只打开以主光斑圆心为中心η个微单元(η = 1,2，...，N)，其它Ν_η个微单元为关闭状态