面镀有的全反射膜是金属膜、全电介质反射膜或金属电解质反射膜中的一种。
[0030]本发明的利用光热转换的锥体状光纤还可以包括这样一些特征:锥体状光纤锥区表面所镀的吸光介质膜可以是聚苯乙烯(PS)和金(Au)、也可以是Ag-Nd203复合介质薄膜等，其中Au和Ag在介质膜中含量决定吸收介质膜的吸收波段。
[0031]例如Ag_Nd203复合介质薄膜，光吸收峰随着Ag粒子的体积分数和尺寸的增加而增大、展宽。
[0032]本发明的微小粒子排布装置的制造方法为:将光纤加工制成锥台形状，在锥区表面镀吸光介质膜，在锥台端面镀全反射膜，光纤未拉锥的一端接通光源，将其置于底部沉有微小粒子的水中，即形成微小粒子排布装置。
[0033]本发明的微小粒子排布装置的制造方法包括:所述沉于底部的微小粒子为直径5到1um左右的粒子，从现实角度考虑可以是水中的杂质。即可看到本发明的微小粒子排布装置可以具有水中除杂的现实意义。
[0034]本发明的微小粒子排布装置的制造方法还包括:为了防止反射回去的光对光源造成损坏，在光源前面装有一个光隔离器，使光在这段光路中，只可单向传输。
[0035]本发明基于如下原理:将光纤拉锥形成锥体状结构，并在锥区表面上镀一层吸光介质膜，在锥区端面镀上一层高反射率全反射膜。在光纤纤芯中传输的光经过锥区扩散至光纤表面被吸光介质吸收并转换为热量，锥区附近的水受热，与其他区域未受热的水发生对流，随后带动沉于底部的微小粒子规则排布。剩余的光继续传播遇到锥区端面的全反射膜被反射回光纤内部。
[0036]图1中3为由单模光纤制成的锥体状光纤，6为光纤尾纤。
[0037]图2中，2为锥区侧面所镀的吸光介质膜，I为锥区端面所镀的全反射膜。
[0038]图3中5代表沉于水槽底部的微小粒子，箭头表示热对流方向。
[0039]图4中4为水槽，其中装有底部沉有微小粒子的水，7为光隔离器，8为光源。
[0040]1、光源和光纤选择:选择通信中常用的1550nm光源作为光源，选择普通单模光纤进行锥体状光纤的制作。
[0041]2、锥体拉制:取一段3米长的普通单模光纤，在其中心部位利用米勒钳将其涂敷层去除2cm左右，用酒精将光纤包层清洗干净。然后置于光纤拉锥机上，加热至熔融状态，进行拉锥，直至拉到直径为1nm左右、长度为2cm左右的微结构光纤；
[0042]3、锥体切割:取下拉制好的锥体，在显微镜下用宝石刀将拉制的微结构光纤区域切断，就制成了如图1所示的锥体状光纤；
[0043]4、锥区侧面镀膜:利用离子溅射真空镀膜技术，在2X 1-1mbar稳定真空度下，加载5mA溅射电流对加工好的单模光纤圆锥台侧面镀膜3.5分钟，此时即在单模光纤圆锥台侧面上镀制了一层约50nm厚的吸光介质膜；
[0044]5、锥区端面镀膜:利用离子溅射真空镀膜技术，装载金靶后，在2X 1-1mbar稳定真空度下，加载5mA溅射电流对加工好的单模光纤圆锥台端面镀膜3.5分钟，此时即在单模光纤圆锥台端面上镀制了一层约50nm厚的金膜，即为全反射膜；
[0045]6、封装保护:锥体状光纤尾纤与光源连接后从水槽侧面的孔穿入置于装有水的水槽中，再将水槽侧面的小孔封死，即制成微小粒子排布装置。
[0046]7、光源保护:为了防止通过全反射膜反射回光纤内部的光传输回去损坏光源，在光源前面装有一个用于保护光源的光隔离器。
【主权项】
1.一种微小粒子排布装置，由锥状体光纤(3)、光纤锥区镀有的吸光介质膜(2)、光纤端面镀有的全反射膜(1)、水槽(4)、光隔离器(7)、光源(8)组成，其特征在于:锥状体光纤(3)前端具有锥形结构，锥区镀有吸光介质膜(2)，端面镀有全反射膜(I)，锥状体光纤(3)中传输的光经过锥区扩散至光纤表面被吸光介质膜(2)吸收转换为热量，加热水使之对流，带动沉于水槽(4)底部的微小粒子(5)规则排布，全反射膜(I)将剩余光反射，反射光传输到光隔离器(7)被隔离。
2.根据权利要求1所述的一种微小粒子排布装置，其特征在于:所述的锥状体光纤(3)由单模光纤或者多模光纤中的一种经熔融拉锥制成。
3.根据权利要求1或2所述的一种微小粒子排布装置，其特征在于:所述的锥状体光纤(3)端面的锥台结构是对称的圆锥台结构。
4.根据权利要求1或2所述的一种微小粒子排布装置，其特征在于:所述的锥区表面所镀的吸光介质膜(2)是聚苯乙烯和金Au或Ag-Nd203复合介质薄膜，锥区端面镀有的全反射膜(I)是金属膜、全电介质反射膜或金属电解质反射膜中的一种。
5.一种权利要求1所述的微小粒子排布装置的制造方法，其特征在于:将锥状体光纤(3)经熔融拉锥后再切割，端面加工成锥台形状，在锥区镀吸光介质膜(2)，在端面镀全反射膜(I)，放入底面沉有微小粒子(5)的水中，在光纤中通光，即可制成微小粒子排布装置。
6.根据权利要求5所述的微小粒子排布装置的制造方法，其特征在于:所述微小粒子(5)为直径5到1um左右的微小粒子，是生物细胞、纳米团簇、胶体颗粒、介质颗粒中的一种或几种。
【专利摘要】本发明涉及的是一种微小粒子排布装置，本发明也涉及一种微小粒子排布装置的制造方法。一种微小粒子排布装置，由锥状体光纤、光纤锥区镀有的吸光介质膜、光纤端面镀有的全反射膜、水槽、光隔离器、光源组成,锥状体光纤前端具有锥形结构，锥区镀有吸光介质膜，端面镀有全反射膜，锥状体光纤中传输的光经过锥区扩散至光纤表面被吸光介质膜吸收转换为热量，加热水使之对流，带动沉于水槽底部的微小粒子规则排布，全反射膜将剩余光反射，反射光传输到光隔离器被隔离。本发明的光热转换，是在光纤内部进行的，并且利用光热转换产生的热量驱动整个微小粒子排布装置。本发明中的全反射膜使得光热转换的效率更高，热损失降低，并且不易出现损毁的情况。
【IPC分类】G02B6-26, G02B6-255, G21K1-00
【公开号】CN104678499
【申请号】CN201510102576
【发明人】赵恩铭, 刘春兰, 张羽, 张亚勋, 刘志海, 苑立波
【申请人】哈尔滨工程大学
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年3月9日