用于發(fā)射電磁輻射的微裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于發(fā)射電磁輻射的微裝置，該微裝置適應(yīng)于可由比如光的電磁輻射所控制。該微裝置包括第一電磁輻射發(fā)射單元，該第一電磁輻射發(fā)射單元被設(shè)置用于發(fā)射電磁輻射1728，以便能將電磁輻射照射到所關(guān)注的結(jié)構(gòu)1740上。該微裝置進(jìn)一步包括機(jī)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)對(duì)微裝置的在三維空間中的平移和繞至少兩根軸線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行的非接觸式的空間控制。本發(fā)明由此提供了一種器械，該器械能實(shí)現(xiàn)受控的光照射落在所關(guān)注的物體的納米尺度的非常精密地限定的區(qū)域上。此外，該裝置實(shí)現(xiàn)了對(duì)光的接收，并因此可作為光控微型內(nèi)窺鏡。
【專利說(shuō)明】用于發(fā)射電磁輻射的微裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于研究或分析相關(guān)物體的裝置，更具體地涉及一種借助電磁輻射進(jìn)行研究或分析相關(guān)物體的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在使用電磁輻射對(duì)物體進(jìn)行研究或分析的領(lǐng)域內(nèi)，始終有對(duì)用于獲取被檢測(cè)物體信息的儀器進(jìn)行改進(jìn)的需求。例如，需要提高空間分辨率。另一種需求是擴(kuò)展可被檢查的物體的類型。
[0003]本領(lǐng)域催生了大量的技術(shù)，每一個(gè)項(xiàng)技術(shù)都為本領(lǐng)域的不斷發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。例如實(shí)例包括了共聚焦顯微鏡和掃描近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡(SNOM)。編號(hào)US2009/0276923的申請(qǐng)給出了參考實(shí)例，該參考實(shí)例提供了較好的空間分辨率并能夠掃描物體，該項(xiàng)申請(qǐng)中詳述了具有端面的光纖的模型，端面含有鋒利的線性邊緣和隨機(jī)分布的納米離子。這些探針比普通探針更加堅(jiān)固，且這些探針的構(gòu)成與納米精度無(wú)關(guān)。探針能波導(dǎo)去往及來(lái)自具有邊際損失分布的樣本的光，及能夠更完整地利用入射光。雖然已經(jīng)有了進(jìn)步，但在本領(lǐng)域內(nèi)仍然希望能簡(jiǎn)化所使用的設(shè)備，及希望能檢查那些不固定在表面上的物體。
[0004]W02006/008550A1公開(kāi)詳述了一種通過(guò)多個(gè)光學(xué)陷阱用于操控的裝置。多個(gè)被連接起來(lái)的捕獲元件，比如透明珠子，也會(huì)被連接至尖端，該尖端與捕獲元件之間隔開(kāi)的距離大于光學(xué)捕獲場(chǎng)的有效范圍。
[0005]W003/018299A1詳述了千分尺和納米級(jí)工具，分別稱為MOTS和N0TS，它們?cè)诠鈱W(xué)陷阱的光照范圍內(nèi)被操控，并能夠改變工件的物理的、化學(xué)的或電子的結(jié)構(gòu)或工件的定向。
[0006]因此，提供一種借助電磁輻射進(jìn)行研究或分析相關(guān)物體的改進(jìn)的裝置和方法是有益的。特別地，更有效、可靠、簡(jiǎn)單的裝置和方法是有益的。更特別地，提供一種能夠?qū)Σ还潭ㄔ诒砻嫔系奈矬w進(jìn)行分析的裝置是有益的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的進(jìn)一步目的是提供一種代替現(xiàn)有技術(shù)的解決方案。
[0008]特別地，本發(fā)明的目的可視為通過(guò)提供更有效、可靠、簡(jiǎn)單的裝置和方法，提供一種解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問(wèn)題的微裝置，更特別地，提供一種能夠?qū)Σ还潭ㄔ诒砻嫔系奈矬w進(jìn)行分析的裝置。
[0009]由此，本發(fā)明的第一方面通過(guò)提供一種用于發(fā)射電磁輻射的微裝置意在達(dá)到以上所描述的目標(biāo)和若干其他目標(biāo)，該微裝置包括:
[0010]第一電磁福射發(fā)射單兀,該第一電磁福射發(fā)射單兀被設(shè)置為用于發(fā)射電磁福射，
[0011]機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)對(duì)該微裝置的以下運(yùn)動(dòng)形式進(jìn)行同時(shí)的非接觸式空間控制，這些運(yùn)動(dòng)形式包括:
[0012]在三維空間中的平移運(yùn)動(dòng)，及
[0013]繞至少兩根軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；[0014]其中用于實(shí)現(xiàn)對(duì)該微裝置進(jìn)行非接觸式空間控制的該機(jī)構(gòu)被設(shè)置為由電磁輻射施加的力在空間上控制，并且其中該第一電磁輻射發(fā)射單元和用于實(shí)現(xiàn)對(duì)該微裝置進(jìn)行空間控制的該機(jī)構(gòu)在結(jié)構(gòu)上連結(jié)。
[0015]本發(fā)明特別地，但不排他地，有益于使用公認(rèn)的技術(shù)和比如光學(xué)鑷子的公認(rèn)的設(shè)備分析物體，并且還能實(shí)現(xiàn)使用其尺寸可能與例如哺乳動(dòng)物細(xì)胞具有同樣長(zhǎng)度級(jí)的微裝置進(jìn)行探測(cè)。另外，由于微裝置可懸在液體中并在空間上被控制，所以它可被用于探測(cè)比如哺乳動(dòng)物細(xì)胞的其他懸于液體中的物體。本發(fā)明有效地實(shí)現(xiàn)了易操縱和多用途的亞波長(zhǎng)光源，亞波長(zhǎng)光源原則上僅受限于其自身的可用光源。本發(fā)明由此強(qiáng)調(diào)了對(duì)可調(diào)節(jié)光源的需求，及挑戰(zhàn)對(duì)納米工具的實(shí)時(shí)光學(xué)激發(fā)。本發(fā)明通過(guò)將可調(diào)性和其他工程需求轉(zhuǎn)換成更易于管理的宏觀激光系統(tǒng)，提供了實(shí)用的替代方式來(lái)開(kāi)發(fā)可調(diào)的亞波長(zhǎng)光源(例如，使用無(wú)機(jī)納米線)。
[0016]將在以下章節(jié)中概述本發(fā)明特定實(shí)施例的其他益處的要點(diǎn)。將光子工具運(yùn)用于納米尺度中通常會(huì)受到傳統(tǒng)的衍射極限的非難?？朔苌鋵?duì)成像的非難必須要使用近場(chǎng)手段或者利用非線性光學(xué)過(guò)程的遠(yuǎn)場(chǎng)光學(xué)。除了成像，光子學(xué)還能成為使納米視覺(jué)活化、探測(cè)和操控的手段。例如，起可調(diào)光源作用的被光學(xué)捕獲的納米線能夠起到多用途光學(xué)探針的作用。本發(fā)明在特別實(shí)施例中解決了關(guān)于提供一種亞波長(zhǎng)光源的問(wèn)題，該亞波長(zhǎng)光源具有先進(jìn)的激光系統(tǒng)的可調(diào)性，且可在納米尺度中被操控。本發(fā)明在特別實(shí)施例中提出了一種新穎的手段，該手段使用結(jié)構(gòu)介導(dǎo)的微-納米耦合。本申請(qǐng)?jiān)谔貏e實(shí)施例中推薦一種微裝置，該微裝置將光學(xué)力和光學(xué)能量從遠(yuǎn)場(chǎng)光學(xué)引導(dǎo)進(jìn)入亞波長(zhǎng)領(lǐng)域內(nèi)。該微裝置可以由雙光子聚合(2PP)構(gòu)成，能耦合來(lái)自光學(xué)捕獲手柄的機(jī)械力來(lái)獲得對(duì)納米工具高達(dá)六個(gè)自由度(6D0F)的控制。該微裝置還能將任意的光源引導(dǎo)進(jìn)入該微裝置的亞衍射極限尖端。使用例如生物光子工作站來(lái)操作這些微裝置能實(shí)現(xiàn)對(duì)納米工具的六個(gè)自由度的控制，及實(shí)現(xiàn)經(jīng)瞄準(zhǔn)了的光傳送。這為對(duì)功能化納米工具的校準(zhǔn)操縱和有效地創(chuàng)造多用途亞波長(zhǎng)光源做了準(zhǔn)備，該多用途亞波長(zhǎng)光源僅受限于其自身的可用光源。這將為遠(yuǎn)場(chǎng)光學(xué)在亞波長(zhǎng)光子學(xué)中的應(yīng)用開(kāi)辟新的道路，及使得遠(yuǎn)場(chǎng)光學(xué)在自然科學(xué)中具有寬泛的應(yīng)用范圍。
[0017]“電磁輻射”(EMR)在現(xiàn)有技術(shù)中眾所周知。EMR可以理解為包括各種類型的電磁變體，比如對(duì)應(yīng)于不同波長(zhǎng)范圍的不同類型，比如無(wú)線電波、微波、紅外輻射、可視區(qū)域中的EMR (人類以“光”形式感知或看見(jiàn))、紫外輻射、X射線和伽馬射線。術(shù)語(yǔ)“光學(xué)”可理解為有關(guān)于光的事物。EMR也可理解為包括來(lái)自比如白熾燈、激光和天線的不同來(lái)源的輻射，。在現(xiàn)有技術(shù)中所公知的，EMR可以被量化成稱為“光子”的基本粒子的形式。在本申請(qǐng)中，術(shù)語(yǔ)“光”和“光學(xué)”被用于范例性的目的。應(yīng)當(dāng)理解，在使用“光”或“光學(xué)”地方，僅是作為EMR的實(shí)例被使用，并且本發(fā)明應(yīng)當(dāng)被理解為還適用于引用“光”或“光學(xué)”的其他的波間隔。
[0018]應(yīng)將“微裝置”理解為在微米級(jí)的裝置，比如長(zhǎng)度、寬度和高度的范圍在I微米到I毫米之間的裝置。
[0019]應(yīng)將“EMR單元”理解為能夠發(fā)射EMR的單元。EMR可以重新導(dǎo)向被諸如反射鏡或透鏡的EMR單元所接收的EMR，或者該EMR單元可以包括發(fā)射器，該發(fā)射器能夠產(chǎn)生該EMR單元所發(fā)射的EMR。
[0020]應(yīng)將“用于實(shí)現(xiàn)同步的非接觸式空間控制的機(jī)構(gòu)”理解為能實(shí)現(xiàn)電磁的物理特征。[0021]應(yīng)將“平移運(yùn)動(dòng)”理解為一種運(yùn)動(dòng)，在該運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，該微裝置從空間第一位置運(yùn)動(dòng)至空間第二位置。應(yīng)當(dāng)理解，有三個(gè)空間維度(對(duì)應(yīng)于笛卡爾坐標(biāo)系統(tǒng)中的三根軸線X，y和z)，且三維空間中的平移運(yùn)動(dòng)由此對(duì)應(yīng)于能在各方向上運(yùn)動(dòng)。
[0022]應(yīng)將“旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)”理解為一種運(yùn)動(dòng)，在該運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，該微裝置被繞著其自身重心旋轉(zhuǎn)一定角度。應(yīng)當(dāng)理解有三個(gè)空間維度(對(duì)應(yīng)于笛卡爾坐標(biāo)系統(tǒng)中的三根軸線X，y和z)，且三維空間中的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由此對(duì)應(yīng)于能繞所有軸線運(yùn)動(dòng)。對(duì)裝置繞至少兩根軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制意味著該裝置繞兩根軸線的運(yùn)動(dòng)會(huì)被控制，而該裝置繞最后一根軸線的旋轉(zhuǎn)不必被控制。
[0023]用于實(shí)現(xiàn)對(duì)該微裝置的以下運(yùn)動(dòng)形式，S卩，在三維空間中的平移運(yùn)動(dòng)以及繞至少兩根軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行同時(shí)非接觸式空間控制的構(gòu)件，還可替換地被規(guī)劃成用于對(duì)3個(gè)平移自由度和2個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，即，總共5個(gè)自由度，實(shí)現(xiàn)同時(shí)控制的機(jī)構(gòu)。因?yàn)檫@樣使得該微裝置被放置在任何位置及采取任何定向，所以是有益的。例如，該微裝置可以圍繞人類細(xì)胞運(yùn)動(dòng)而又總是定向?yàn)槌蚣?xì)胞的中心，比如使EMR發(fā)射單元指向細(xì)胞中心。在特別實(shí)施例中，所述機(jī)構(gòu)可以以EMR可控手柄的形式具體實(shí)施，如光學(xué)手柄。
[0024]在一特別實(shí)施例中，該微裝置具有功能性，此處“功能性”應(yīng)被理解為元件，該元件使得裝置可以執(zhí)行有關(guān)于相關(guān)元件的功能。功能性的例子包括將提供了生物功能的諸如酶、核酸鏈(例如，DNA或RNA)的功能生物分子涂覆在微裝置的一部分上。功能性還可以以機(jī)械功能的形式具體實(shí)施，如能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)相關(guān)物體進(jìn)行局部機(jī)械操控的鋒利尖端?？偟膩?lái)說(shuō)，本發(fā)明的范疇包括，該微裝置還可用于將在空間上已瞄準(zhǔn)且時(shí)間上已設(shè)定好的刺激傳送至相關(guān)物體，該相關(guān)物體可以是，例如，人類細(xì)胞。可能的目標(biāo)可以是細(xì)胞膜上的感受體的光激發(fā)，該感受體的光激發(fā)已知與細(xì)胞的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)連結(jié)以發(fā)起該細(xì)胞內(nèi)的生物化學(xué)過(guò)程。另一個(gè)前景是用于探測(cè)機(jī)械轉(zhuǎn)導(dǎo)的純粹的機(jī)械刺激——一種將細(xì)胞膜上的機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)換成該細(xì)胞內(nèi)生物化學(xué)反應(yīng)的蜂窩機(jī)制，該蜂窩機(jī)制在胚胎發(fā)生和癌癥轉(zhuǎn)移中可以大放異彩。考慮到納米級(jí)生物過(guò)程必須在它們的寄主存活的細(xì)胞的前提下被理解，該寄主存活的細(xì)胞是更大的數(shù)量級(jí)(例如，哺乳動(dòng)物細(xì)胞直徑可達(dá)到幾十微米)，所以微-納米耦合手段與生物學(xué)有關(guān)。
[0025]在另一個(gè)特定實(shí)施例中，該微裝置包括光學(xué)傳導(dǎo)部，光穿過(guò)該光學(xué)傳導(dǎo)部透射出來(lái)，且該光學(xué)傳導(dǎo)部包括能在光學(xué)上激活如摻雜物、染料、稀土元素的光學(xué)活性物質(zhì)。該光學(xué)傳導(dǎo)部在特別實(shí)施例中可以是光引導(dǎo)元件。具有光學(xué)傳導(dǎo)部可能的益處是，可以包括開(kāi)發(fā)非線性效應(yīng)或放大的可能性，該光學(xué)傳導(dǎo)部包括光學(xué)活性物質(zhì)且光穿過(guò)該光學(xué)傳導(dǎo)部透射出來(lái)。
[0026]在一個(gè)特別實(shí)施例中，該微裝置被設(shè)置成能使EMR的發(fā)射方向取決于，如直接取決于微裝置的定向。這可以，例如可以通過(guò)在EMR引導(dǎo)元件內(nèi)引導(dǎo)待發(fā)射的EMR而實(shí)現(xiàn)。將發(fā)射光的方向與微裝置的定向聯(lián)系起來(lái)的益處在于，一旦該微裝置的定向得到控制，那么發(fā)射光的方向就能得到控制。另一個(gè)益處是，在微裝置接收EMR并引導(dǎo)和/或反射所接收到的EMR以便使其被發(fā)射的實(shí)施例中，發(fā)射EMR的方向可被控制，如被改變，而不需要改變接收到的EMR的方向。例如，在具有用于提供EMR (EMR被微裝置接收)的EMR源的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，可以使EMR源基本保持固定不懂。
[0027]在實(shí)施例中，提供了一種用于發(fā)射電磁輻射的微裝置，該微裝置包括:[0028]第一電磁福射發(fā)射單兀,該第一電磁福射發(fā)射單兀被設(shè)置為用于發(fā)射電磁福射，
[0029]機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)對(duì)該微裝置的以下運(yùn)動(dòng)形式進(jìn)行同時(shí)的非接觸式空間控制，這些運(yùn)動(dòng)形式包括:
[0030]在三維空間中的平移運(yùn)動(dòng)，及
[0031]繞至少兩根軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；
[0032]其中用于實(shí)現(xiàn)對(duì)該微裝置進(jìn)行非接觸式空間控制的該機(jī)構(gòu)被設(shè)置為由電磁輻射施加的力在空間上控制，并且其中該第一電磁輻射發(fā)射單元和用于實(shí)現(xiàn)對(duì)該微裝置進(jìn)行空間控制的該機(jī)構(gòu)在結(jié)構(gòu)上連結(jié)，其中該第一電磁輻射發(fā)射單元包括:
[0033]電磁福射輸入稱合兀件，該電磁福射輸入稱合兀件被設(shè)置為用于接收入射的電磁輻射，比如多個(gè)電磁輻射輸入耦合元件，
[0034]電磁福射輸出I禹合兀件，該電磁福射輸出I禹合兀件在結(jié)構(gòu)上與該電磁福射輸入率禹合元件連結(jié)，且該電磁輻射輸出耦合元件被設(shè)置為用于響應(yīng)所述入射電磁輻射地發(fā)射電磁輻射，比如多個(gè)電磁輻射輸出耦合元件；
[0035]其中該電磁福射輸入稱合兀件被設(shè)置為用于接收具有第一方向的入射電磁福射，該電磁輻射輸出耦合元件被設(shè)置為用于發(fā)射具有第二方向的電磁輻射，其中該第一方向和該第二方向不平行，比如該第一和第二方向之間的角度至少有10度、至少有20度、至少有30度、至少有45度、至少有60度、至少有80度、大致是90度、大致是直角、是直角；或者
[0036]其中該電磁福射輸入稱合兀件被設(shè)置為用于接收具有第一方向的入射電磁福射，該電磁輻射輸出耦合元件被設(shè)置為用于發(fā)射具有第二方向的電磁輻射，其中該電磁輻射輸出率禹合兀件沿著與該第一方·向正交的方向相對(duì)于該電磁福射輸入I禹合兀件在空間上移位，且其中該第一方向和該第二方向大致平行，比如該第一和第二方向之間的角度在?ο度以內(nèi)、5度以內(nèi)、2度以內(nèi)、I度以內(nèi)、平行。
[0037]通過(guò)使該第一和第二方向不平行，其中該輸入耦合元件和該輸出耦合元件沿著與該第一方向正交的方向在空間上彼此移位或不移位，或者使該第一和第二方向平行，其中該輸入I禹合兀件和輸出I禹合兀件沿著與該第一方向正交的方向在空間上彼此移位，可以理解的是，該EMR可被重新導(dǎo)向以便使其繞角落彎曲或者使其照射在否則照射不到的位置上，而且由于這種對(duì)EMR的空間控制取決于該微裝置的可控位置和可控定向，所以這種對(duì)EMR的空間控制可以發(fā)生在受控的情形下。這樣可能會(huì)帶來(lái)的益處是，不需要將接收發(fā)射出來(lái)的EMR的受檢查物體放置在入射的EMR的軸線上，在入射的EMR的軸線上，EMR會(huì)受到一些原因的影響而不被該輻射輸入耦合元件接收到，并由此被稱為背景EMR。這轉(zhuǎn)而意味著受檢查的物體可以被改進(jìn)的信噪比檢查，其原因就在于背景EMR有所衰減。另一個(gè)可能的益處是，該入射的EMR可以是位置固定的，然而通過(guò)對(duì)該微裝置的位置和定向的控制可以使得發(fā)射出來(lái)的EMR(從輸出耦合元件中發(fā)射出來(lái))在空間上到處運(yùn)動(dòng)。
[0038]應(yīng)將在特別實(shí)施例中的“在空間上移位”理解為至少是對(duì)應(yīng)于該進(jìn)入的EMR寬度的一定距離，該距離比如是被耦合入該輸入耦合元件的入射的EMR的寬度，比如至少是因數(shù)2，3，4，5，6，7，8，9，10，20，50，100，250，500或1000的倍數(shù)寬度。進(jìn)一步理解為在本申請(qǐng)上下文中，比如在此特別實(shí)施例中的上下文中，比如在限定“在空間上移位”的上下文中，該“入射EMR”可相對(duì)于入射耦合元件而被限定，以使得該入射的EMR的寬度可被理解為可經(jīng)由該入射耦合元件耦合入該微裝置的EMR光束的寬度，比如該輸入耦合元件的可收集光子的范圍(在與第一方向正交的方向上)的寬度。對(duì)于該范圍的非圓形截面，寬度以平方根(4*范圍/pi)計(jì)算，即，如果截面為圓形時(shí)，該范圍的直徑。在特別實(shí)施例中，該電磁輻射輸出耦合元件相對(duì)于該電磁輻射輸入耦合元件在空間上移位的距離至少是1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，20，50，100，250，500 或 1000 微米。
[0039]在特別實(shí)施例中，該電磁輻射輸入耦合元件被設(shè)置為用于接收具有第一方向的入射電磁輻射，及該電磁輻射輸出耦合元件被設(shè)置為用于發(fā)射具有第二方向的電磁輻射，其中該第一方向和該第二方向不平行，比如該第一和第二方向之間的角度至少有10度，至少有20度，至少有30度，至少有45度，至少有60度，至少有80度，大致是90度，大致是直角，是直角，其中該電磁福射輸出I禹合兀件沿著與該第一方向正交的方向相對(duì)于該電磁福射輸入耦合元件在空間上移位。
[0040]在另一實(shí)施例中，提供了一種用于發(fā)射電磁輻射的微裝置，該微裝置包括:
[0041]第一電磁輻射發(fā)射單元，該第一電磁輻射發(fā)射單元被設(shè)置為用于發(fā)射電磁輻射，
[0042]機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)對(duì)該微裝置的以下運(yùn)動(dòng)形式進(jìn)行同時(shí)的非接觸式空間控制，這些運(yùn)動(dòng)形式包括:
[0043]在三維空間中的平移運(yùn)動(dòng)，及
[0044]繞至少兩根軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；
[0045]其中用于實(shí)現(xiàn)對(duì)該微裝置進(jìn)行非接觸式空間控制的該機(jī)構(gòu)被設(shè)置為由電磁輻射施加的力在空間上控制，并且其中該第一電磁輻射發(fā)射單元和用于實(shí)現(xiàn)對(duì)該微裝置進(jìn)行空間控制的該機(jī)構(gòu)在結(jié)構(gòu)上連結(jié)，其中該第一電磁輻射發(fā)射單元包括:
[0046]電磁福射輸入稱合兀件，該電磁福射輸入稱合兀件被設(shè)置為用于接收入射的電磁輻射，比如多個(gè)電磁輻射輸入耦合元件，
[0047]電磁福射輸出I禹合兀件，該電磁福射輸出I禹合兀件在結(jié)構(gòu)上與該電磁福射輸入率禹合元件連結(jié)，且該電磁輻射輸出耦合元件被設(shè)置為用于響應(yīng)所述入射電磁輻射地發(fā)射電磁輻射，比如多個(gè)電磁輻射輸出耦合元件 '及
[0048]其中，該電磁輻射輸入耦合元件和該電磁輻射輸出耦合元件被設(shè)置為能使得該電磁輻射輸出元件可以發(fā)射與輸入電磁輻射不同軸的電磁輻射，比如該電磁輻射輸入耦合元件和該電磁輻射輸出耦合元件被設(shè)置為能使得該電磁輻射輸出元件被設(shè)置為能發(fā)射與該入射電磁輻射不同軸的電磁輻射，比如該電磁輻射輸出耦合元件沿著與該第一方向正交的方向相對(duì)于該電磁福射輸入稱合兀件在空間上移位，和/或該EMR輸入稱合兀件被設(shè)置為用于接收具有第一方向的入射EMR，且該EMR輸出耦合元件被設(shè)置為用于發(fā)射具有第二方向的EMR,其中該第一方向和該第二方向不平行。
[0049]應(yīng)將“不同軸”理解為，從該輻射輸出耦合元件發(fā)射出來(lái)的EMR(下文稱為發(fā)射出來(lái)的EMR)與入射EMR不同軸，比如入射EMR和發(fā)射出來(lái)的EMR可以基本由EMR射線描述，該EMR射線不平行(比如該第一和第二方向之間的角度至少有10度，至少有20度，至少有30度，至少有45度，至少有60度，至少有80度，大致是90度，大致是直角，是直角)和/或在空間上移位，以便不會(huì)在同一軸線上，即使該入射EMR和發(fā)射出來(lái)的EMR可以平行。這樣可能帶來(lái)的益處是，不需要將接收發(fā)射成出來(lái)的EMR的受檢查物體放置在入射的EMR的軸線上，在入射的EMR的軸線上，EMR會(huì)受到一些原因的影響而不被該輻射輸入耦合元件接收至IJ，并由此被稱為背景EMR。這轉(zhuǎn)而意味著受檢查的物體可以被改進(jìn)的信噪比檢查，其原因就在于背景EMR有衰減。在特別實(shí)施例中，“不同軸”可理解為該電磁輻射輸出耦合元件沿著與該第一方向正交的方向相對(duì)于該電磁福射輸入I禹合兀件在空間上移位，和/或該EMR輸入耦合元件被設(shè)置為用于接收具有第一方向的入射EMR，及該EMR輸出耦合元件被設(shè)置為用于發(fā)射具有第二方向的EMR,其中該第一方向和該第二方向不平行。
[0050]在另一實(shí)施例中提供了一種用于發(fā)射電磁輻射的微裝置，該微裝置包括:
[0051]機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)對(duì)該微裝置的以下運(yùn)動(dòng)形式進(jìn)行同時(shí)的非接觸式空間控制，這些運(yùn)動(dòng)形式包括:
[0052]在三維空間中的平移運(yùn)動(dòng)，及
[0053]繞至少三根軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0054]根據(jù)此實(shí)施例，該微裝置實(shí)現(xiàn)了對(duì)全部六個(gè)自由度的控制，即，該微裝置可在任何方向上運(yùn)動(dòng)并可繞任何軸線旋轉(zhuǎn)。由于該微裝置在全部三個(gè)空間維度和繞全部三個(gè)空間軸的位置和角度移動(dòng)都是受控的，所以該微裝置的位置和定向可被完全控制。可以對(duì)該微裝置繞所有軸線旋轉(zhuǎn)，即，包括繞EMR沿其發(fā)射的軸線旋轉(zhuǎn)進(jìn)行控制的益處是，如果EMR被極化，那么發(fā)射出來(lái)的EMR的極化方向可被保持固定或可選地以可控的方式改變。
[0055]在又一個(gè)實(shí)施例中提供了一種用于發(fā)射電磁輻射的微裝置，其中用于實(shí)現(xiàn)對(duì)該微裝置進(jìn)行空間控制的該機(jī)構(gòu)包括至少一個(gè)電磁輻射可控手柄，比如多個(gè)EMR可控手柄，比如至少3個(gè)EMR可控手柄。
[0056]應(yīng)將“EMR可控手柄”理解為一個(gè)自身可以在空間上被操控的元件，即，通過(guò)施加EMR可在空間中定位和運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)范例性實(shí)施例中，EMR可控手柄可以以比如微米尺寸的球形電介質(zhì)粒子的EMR可控手柄的形式具體實(shí)施，該微米尺寸的球形電介質(zhì)粒子可在光學(xué)陷阱或光學(xué)鑷子內(nèi)運(yùn)動(dòng)或被保持在固定位置。使微裝置包括一個(gè)或更多個(gè)EMR可控手柄的益處是，EMR可控手柄可以實(shí)現(xiàn)對(duì)該微裝置的空間控制，該空間控制通過(guò)將EMR施加到EMR可控手柄而實(shí)現(xiàn)，該EMR可控手柄在該微裝置內(nèi)與諸如該EMR發(fā)射單元的其他元件有堅(jiān)固地、結(jié)構(gòu)上地連結(jié)。在該微裝置內(nèi)有堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)上連結(jié)的益處是，這保證了該微裝置的各個(gè)元件的相對(duì)位置可以固定，因此知曉例如光學(xué)手柄的一些元件的位置就可推導(dǎo)出例如功能化尖端或光輸出耦合元件的其他元件的位置。換句話講，即使僅使用遠(yuǎn)場(chǎng)光學(xué)，該微裝置也可將光學(xué)力耦合至諸如光輸出耦合元件的納米尖端，來(lái)獲得納米級(jí)操控。設(shè)定了光驅(qū)動(dòng)微裝置的幾何屬性后，技術(shù)人員就可以根據(jù)容易跟蹤的微米尺寸的微裝置來(lái)推導(dǎo)出納米尖端的位置，從而無(wú)需超限分辨即可方便地對(duì)納米尖端的位置進(jìn)行精確定位。
[0057]在又另一個(gè)實(shí)施例中提供了 一種用于發(fā)射EMR的微裝置，其中該微裝置進(jìn)一步包括發(fā)射器，發(fā)射器被設(shè)置為用于發(fā)射EMR。
[0058]應(yīng)將“發(fā)射器”理解為可以產(chǎn)生EMR的單元，S卩，將一定量的能量轉(zhuǎn)換成一個(gè)或更多個(gè)光子。在進(jìn)一步的實(shí)施例中提供了一種用于發(fā)射EMR的微裝置，其中該發(fā)射器被設(shè)置為用于接收入射的EMR并與之響應(yīng)地發(fā)射EMR。在又進(jìn)一步的用于發(fā)射EMR的微裝置的實(shí)施例中，其中該發(fā)射器可從包括以下物件的組中選出，這些物件包括:熒光團(tuán)，量子點(diǎn)，EMR發(fā)射二極管，激光?？梢岳斫猓瑹晒鈭F(tuán)能吸收一個(gè)或更多個(gè)光子的形式的能量并與之響應(yīng)地發(fā)射一個(gè)或更多個(gè)光子。量子點(diǎn)在現(xiàn)有技術(shù)中已知并被形容為熒光半導(dǎo)體納米顆粒。應(yīng)當(dāng)理解，可以接收會(huì)被轉(zhuǎn)換成發(fā)射出來(lái)的光子的電能的發(fā)射器是存在的，實(shí)例包括電動(dòng)泵送量子點(diǎn)和諸如發(fā)光二極管(LED)的EMR發(fā)射二極管。使微裝置包括發(fā)射器的益處是，該微裝置無(wú)須接收并再發(fā)射光子即可發(fā)射光子。該微裝置，換句話說(shuō)，可以帶有其自身的EMR源。在特別的實(shí)施例中，發(fā)射器可被理解為在諸如380-750納米內(nèi)的電磁光譜可視范圍內(nèi)發(fā)射EMR。
[0059]在又一個(gè)實(shí)施例中提供了一種用于發(fā)射電磁輻射的微裝置，其中該發(fā)射器被設(shè)置為能在諸如380-750納米內(nèi)的電磁光譜可視范圍內(nèi)發(fā)射電磁輻射。
[0060]在再一個(gè)實(shí)施例中提供了一種用于發(fā)射EMR的微裝置，微裝置進(jìn)一步包括:
[0061]輸出元件，該輸出元件用于使從該第一 EMR發(fā)射單元發(fā)射出來(lái)的EMR成形。
[0062]應(yīng)將“用于使EMR成形的輸出元件”理解為一種在第一點(diǎn)接收EMR并在第二點(diǎn)再次發(fā)射EMR的元件，其中EMR被成形，比如被聚焦，從近軸EMR變到發(fā)散EMR。用于使EMR成形的輸出元件的特定例子包括反射鏡和透鏡，其中透鏡應(yīng)被理解為是一種重新配置透射過(guò)來(lái)的能量分布的折射裝置(即，蔓延介質(zhì)中的不連續(xù)點(diǎn))。具有用于使EMR成形的輸出元件的益處是，發(fā)射出來(lái)的EMR因此可以根據(jù)特定需求被設(shè)計(jì)。例如，EMR可以聚焦在給定距離以外的一點(diǎn)上，或者EMR可被成形為更不發(fā)散的以便當(dāng)傳播經(jīng)過(guò)一定距離后不會(huì)發(fā)散開(kāi)。另一個(gè)益處是，從諸如量子點(diǎn)的一個(gè)點(diǎn)源發(fā)射出來(lái)的光，可以在相對(duì)較大的立體角內(nèi)被收集并被在一個(gè)特定方向上被重新導(dǎo)向，例如，通過(guò)菲涅爾透鏡。這對(duì)使EMR主要在一定方向上發(fā)射是有益的。
[0063]在又另一實(shí)施例中提供了一種用于發(fā)射EMR的微裝置，其中，該微裝置的最大尺寸小于I毫米，比如小于750微米,小于500微米,小于250微米,小于100微米,小于50微米，小于10微米。相對(duì)小的微裝置的一個(gè)益處是該微裝置會(huì)更輕，即，相對(duì)于更大的裝置而言質(zhì)量更小。這轉(zhuǎn)而意味著在平移和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中使該裝置加速及減速時(shí)所需的力可以更小。
[0064]在再一個(gè)實(shí)施例中提供了一種用于發(fā)射EMR的微裝置,其中第一 EMR發(fā)射單兀和用于實(shí)現(xiàn)對(duì)該微裝置進(jìn)行空間控制的機(jī)構(gòu)在空間上彼此隔開(kāi)。
[0065]應(yīng)將“空間上彼此隔開(kāi)”理解為相應(yīng)的元件彼此隔開(kāi)有限的空間距離。該有限的空間距離在特別的實(shí)施例中可以是固定的，如通過(guò)在堅(jiān)固元件上的一定位置處附著各元件來(lái)固定。使第一 EMR發(fā)射單元和用于實(shí)現(xiàn)對(duì)該微裝置進(jìn)行空間控制的機(jī)構(gòu)在空間上彼此隔開(kāi)的益處是，這種隔開(kāi)有利于使得用于在空間上控制微裝置的EMR不與從輻射發(fā)射單元發(fā)射出來(lái)的EMR發(fā)生混合。這樣可以例如使得從該第一 EMR發(fā)射單元發(fā)射出來(lái)的波長(zhǎng)獨(dú)立于用于在空間上控制微裝置的波長(zhǎng)而被選擇，還可進(jìn)一步用作保證從第一 EMR發(fā)射單元發(fā)射出來(lái)的EMR與用于在空間上控制微裝置的EMR感染。
[0066]在再一個(gè)實(shí)施例中提供了 一種用于發(fā)射EMR的微裝置，該第一 EMR發(fā)射單兀包括:
[0067]EMR輸入耦合元件，該EMR輸入耦合元件被設(shè)置為用于接收入射的EMR，比如多個(gè)EMR輸入耦合元件，
[0068]EMR輸出耦合元件，該EMR輸出耦合元件在結(jié)構(gòu)上與該EMR輸入耦合元件連結(jié)，且該EMR輸出耦合元件被設(shè)置為用于響應(yīng)所述入射EMR地發(fā)射EMR，比如多個(gè)EMR輸出耦合元件。
[0069]該EMR輸入耦合元件可以是，例如，透鏡元件或另一個(gè)用于收集EMR并將來(lái)自EMR輸入耦合元件的EMR輔助引導(dǎo)至EMR輸出耦合元件的元件。這樣的益處在于，該微裝置不需要攜帶自身的EMR源來(lái)發(fā)射EMR，因?yàn)榭梢酝ㄟ^(guò)EMR輸入耦合元件從微裝置中接收EMR，然后傳播至EMR輸出耦合元件，最終是來(lái)自微裝置的EMR經(jīng)由EMR輸出耦合元件發(fā)射出去?？梢岳斫?，該微裝置可包括多個(gè)EMR輸入耦合元件和/或多個(gè)或EMR輸出耦合元件。多個(gè)EMR輸入耦合元件可被設(shè)置為能使得EMR傳播到單個(gè)EMR輸出耦合元件或傳播到多個(gè)EMR輸出耦合元件。類似地，多個(gè)EMR輸出耦合元件可被設(shè)置為能使得EMR從單個(gè)EMR輸入耦合元件起傳播或從多個(gè)EMR輸入耦合元件起傳播。具有例如多個(gè)EMR輸入耦合元件可能帶來(lái)的益處在于，每個(gè)EMR輸入耦合元件都可實(shí)現(xiàn)接收來(lái)自特定方向的EMR，這樣該微裝置就可以在不同取向上被定向，而仍然能經(jīng)由EMR輸入耦合元件之一來(lái)接收EMR，即使在特別條件下EMR源不適于允許微裝置經(jīng)由另一個(gè)EMR輸入耦合元件接收EMR，仍能如此。
[0070]在再一個(gè)實(shí)施例中提供了一種用于發(fā)射EMR的微裝置，其中該微裝置包括EMR引導(dǎo)元件。在特別實(shí)施例中，該EMR引導(dǎo)元件被設(shè)置為從EMR源到EMR輸出耦合元件。在另一個(gè)特別實(shí)施例中，EMR引導(dǎo)元件被設(shè)置為從EMR輸入耦合元件到EMR輸出耦合元件。具有EMR引導(dǎo)元件的益處是，EMR可以以受控方式被引導(dǎo)。另一益處是，EMR可以獨(dú)立于周圍媒介地被引導(dǎo)。另一益處是，EMR引導(dǎo)元件可使得EMR沿著不必是筆直的傳播路徑被引導(dǎo)。
[0071]在再一個(gè)實(shí)施例中提供了一種用于發(fā)射EMR的微裝置，其中EMR輸入耦合元件被設(shè)置為用于接收具有第一方向的入射EMR，及EMR輸出耦合元件被設(shè)置為用于發(fā)射具有第二方向的EMR，其中第一方向和第二方向不平行，比如在該第一和第二方向之間的角度至少有10度，至少有20度，至少有30度，至少有45度，至少有60度，至少有80度，大致是90度，大致是直角，是直角。用于改變?cè)贓MR輸入耦合元件和EMR輸出耦合元件之間的EMR的方向的機(jī)構(gòu)包括以下物件中的任何一個(gè)或更多個(gè)或其組合，這些物件包括:反射鏡，EMR引導(dǎo)元件，棱鏡或透鏡。使接收到的EMR不平行于發(fā)射出來(lái)的EMR的益處是，將EMR發(fā)射至該微裝置的源不需要與來(lái)自該微裝置的EMR的發(fā)射方向?qū)R。在一特定實(shí)施例中，入射的EMR沿垂直軸線傳播，及該EMR輸出耦合元件被設(shè)置為用于在水平方向上發(fā)射。在此范例性的實(shí)施例中的EMR被重導(dǎo)向了 90度，使得該微裝置可以在水平面上的任一方向上發(fā)射EMR，而該入射的EMR的方向被保持固定在沿垂直方向。
[0072]在再一個(gè)實(shí)施例中提供了一種用于發(fā)射EMR的微裝置，其中該EMR輸出耦合元件被設(shè)置為用于在低于衍射極限的情況下在空間上限定傳播模式。衍射極限在現(xiàn)有技術(shù)中眾所周知(還被稱為阿貝衍射極限)并從根本上劃定傳統(tǒng)顯微鏡的界限不能分辨小于大約用于成像的電磁光的半波長(zhǎng)的范圍。在特別的實(shí)施例中，這種限制通過(guò)使用小孔實(shí)現(xiàn)。在其他特別實(shí)施例中，這通過(guò)使用等離子結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)(同樣見(jiàn)圖15-16和對(duì)應(yīng)文本)?？赡軒?lái)的益處是眾所周知的，特別是由于能分辨出更小的區(qū)域，益處還包括在分辨率上的改進(jìn)。
[0073]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于將EMR發(fā)射到相關(guān)物體上的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:
[0074]根據(jù)第一方面的用于發(fā)射EMR的微裝置，
[0075]根據(jù)第一方面的第二 EMR發(fā)射單元，該第二 EMR發(fā)射單元適合于產(chǎn)生用于對(duì)該微裝置進(jìn)行空間控制的EMR。
[0076]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種用于發(fā)射電磁輻射的方法，該方法包含:
[0077]對(duì)根據(jù)第一方面的該微裝置進(jìn)行空間控制，該空間控制通過(guò)在包括有根據(jù)第一方面的該微裝置的體積內(nèi)應(yīng)用EMR而實(shí)現(xiàn)，
[0078]發(fā)射來(lái)自根據(jù)第一方面的微裝置的EMR。
[0079]根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施例，提供了一種用于發(fā)射EMR的方法，該方法包含:
[0080]對(duì)多個(gè)根據(jù)第一方面的微裝置進(jìn)行空間控制，該空間控制通過(guò)在包括有該多個(gè)根據(jù)第一方面的微裝置的體積內(nèi)應(yīng)用EMR而實(shí)現(xiàn)，
[0081]發(fā)射來(lái)自多個(gè)根據(jù)第一方面的微裝置的EMR。
[0082]在另一個(gè)實(shí)施例中提供了一種方法，其中通過(guò)應(yīng)用EMR對(duì)根據(jù)第一方面的該微裝置進(jìn)行空間控制，和發(fā)射來(lái)自權(quán)利要求1的該微裝置的EMR同時(shí)發(fā)生。通過(guò)使空間控制和發(fā)射來(lái)自微裝置的EMR同時(shí)發(fā)生，可以實(shí)現(xiàn)在EMR發(fā)射期間對(duì)該微裝置進(jìn)行諸如固定、移動(dòng)或定向的控制。這轉(zhuǎn)而方便了對(duì)EMR會(huì)被發(fā)射至其上的相關(guān)物體的掃描或跟蹤。另一個(gè)益處是，不需要支持結(jié)構(gòu)，該支持結(jié)構(gòu)諸如在EMR發(fā)射期間必須要將該微裝置放置在其上的底層。
[0083]在另一個(gè)實(shí)施例中提供一種方法，該方法進(jìn)一步包括:
[0084]根據(jù)第一方面的該微裝置接收EMR，及
[0085]根據(jù)第一方面的該微裝置響應(yīng)于所述接收的EMR地發(fā)射EMR。
[0086]可以理解，該微裝置可直接發(fā)射EMR，比如簡(jiǎn)單地反射或重導(dǎo)向接收到的EMR，或間接地發(fā)射EMR，比如通過(guò)首先用接收到的EMR激發(fā)例如熒光團(tuán)或量子點(diǎn)，及最終隨著激發(fā)狀態(tài)的消逝從熒光團(tuán)或量子點(diǎn)中發(fā)射EMR。
[0087]本發(fā)明的第一、第二和第三方面可各自與任何其他方面組合。本發(fā)明的這些或其他方面將通過(guò)參考以下實(shí)施例更好地闡明。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0088]現(xiàn)在參照附圖對(duì)根據(jù)本發(fā)明用于發(fā)射電磁輻射的微裝置進(jìn)行更具體的描述。附圖示出了實(shí)施本發(fā)明的一種方式，并不意在限制同樣屬于所附的權(quán)利要求保護(hù)范圍的其他實(shí)施例。
[0089]圖1示出微裝置的透視圖；
[0090]圖2示出微裝置的側(cè)視圖；
[0091]圖3示出微裝置的顯微圖像；
[0092]圖4示出如圖3的相同的微裝置的顯微圖像；
[0093]圖5示出微裝置的俯視圖；
[0094]圖6示出微裝置的可替換實(shí)施例的俯視圖；
[0095]圖7示出微裝置的可替換實(shí)施例的俯視圖；
[0096]圖8示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的側(cè)視圖；
[0097]圖9-11分別示出特別實(shí)施例的透視圖、俯視圖和正視圖；
[0098]圖12類似于圖1，不同的是在本圖的實(shí)施例中的EMR輸出耦合元件具有圓形的形狀；
[0099]圖13類似于圖1，不同的是連結(jié)結(jié)構(gòu)起光學(xué)手柄的作用；
[0100]圖14類似于圖1，不同的是在本圖的實(shí)施例中的EMR輸出耦合元件具有圓形的形狀，而且作為連結(jié)結(jié)構(gòu)的它們的光學(xué)手柄被移除；[0101]圖15-16分別示出類似圖1-2的透視圖和側(cè)視圖；
[0102]圖17示出微裝置的實(shí)施例的應(yīng)用；
[0103]圖18示出微裝置的實(shí)施例的應(yīng)用；
[0104]圖19示出其特征是具有發(fā)射器的實(shí)施例；
[0105]圖20示出在光引導(dǎo)過(guò)程中穿過(guò)微裝置期間光強(qiáng)度的模擬，微裝置為類似圖1-5示出的微裝置；
[0106]圖21-22以圖像形式示出微裝置的實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；
[0107]圖23-25示出光耦合和光學(xué)操控實(shí)驗(yàn)；
[0108]圖26不出代表性的雙光子聚合結(jié)構(gòu)的掃貓式電子顯微鏡(SEM)圖像,雙光子聚合結(jié)構(gòu)為彎曲波導(dǎo)(彎曲半徑R為大約8)；
[0109]圖27示出另一類型的微裝置，該微裝置類似于圖1-2中繪出的微裝置；
[0110]圖28示出圖27的微裝置的示意圖；
[0111]圖29為微裝置的側(cè)視圖；
[0112]圖30為微裝置的俯視圖；
[0113]圖31為微裝置的可替換實(shí)施例的俯視圖；
[0114]圖32示出另一類型的微裝置的側(cè)視圖；
[0115]圖33為類似于圖1的透視圖；
[0116]圖34示出圖33中繪出的實(shí)施例的側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0117]在接下來(lái)的部分中，光和電磁輻射被可交替地使用。應(yīng)當(dāng)理解，在特定實(shí)施例中會(huì)使用光，但是在那些實(shí)施例中范例性地使用光并不將本發(fā)明局限于僅使用光。
[0118]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的微裝置100的透視圖，微裝置100的特征在于，具有光輸入I禹合兀件102,以及光輸出I禹合兀件104。光輸入I禹合兀件102被設(shè)置為用于接收光并將接收到的光引導(dǎo)進(jìn)入光引導(dǎo)元件106，光引導(dǎo)元件106將光輸入耦合元件與光輸出耦合元件光學(xué)連接。這樣，光可以在光引導(dǎo)元件102處被接收并由光引導(dǎo)兀件106引導(dǎo)至光輸出I禹合兀件104,光從光輸出I禹合兀件104被發(fā)射出去。光學(xué)兀件102，104，106由此形成EMR發(fā)射單元，該EMR發(fā)射單元能實(shí)現(xiàn)發(fā)射諸如光的EMR。該微裝置進(jìn)一步包括用于實(shí)現(xiàn)對(duì)微裝置進(jìn)行非接觸式空間控制的機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)的具體實(shí)例為光學(xué)手柄108，110，112，114。每個(gè)光學(xué)手柄在結(jié)構(gòu)上都通過(guò)連結(jié)結(jié)構(gòu)116，118，120，122與光學(xué)引導(dǎo)元件106連結(jié)。在本實(shí)施例中，光輸出耦合元件104為圓錐形形狀，這種形狀的益處是微裝置因此具有鋒利的尖端，該鋒利尖端可用于物理接觸并操控比如生物細(xì)胞的其他物體。另一個(gè)益處是光輸出耦合元件可用作輸出元件，用于使從第一 EMR發(fā)射單元發(fā)射出來(lái)的EMR成形。
[0119]圖2示出圖1繪出的微裝置100的側(cè)視圖。在圖2中可更清楚地看見(jiàn)光引導(dǎo)元件106的彎曲部分224。光引導(dǎo)元件的彎曲部分224使得入射光226被光輸入耦合元件102接收并作為發(fā)射光228被引導(dǎo)穿過(guò)光引導(dǎo)元件106和光輸出耦合部分104。本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易發(fā)現(xiàn)光學(xué)路徑是雙向的，而且光因此還會(huì)在光輸出耦合元件104處被收集并被引導(dǎo)穿過(guò)光引導(dǎo)元件106，及從光輸入耦合元件102發(fā)射出去。圖2還指示出微裝置的長(zhǎng)度227和高度229。在范例的實(shí)施例中，長(zhǎng)度227為35微米，高度229為20微米，但其他微米范圍中的尺寸，比如在I微米到I毫米之內(nèi)，都是可想到的。
[0120]圖3示出用于發(fā)射EMR的微裝置300的顯微圖像。該微裝置用白光照射。該微裝置在結(jié)構(gòu)上類似于圖1-2中示意地繪出的微裝置。圖3類似于圖2，不同的是圖2中的微裝置指向左邊，而圖3中的微裝置指向右邊.在圖3中該微裝置從側(cè)面被示出，可以看見(jiàn)帶有彎曲部324的光輸入I禹合兀件302、光輸出f禹合兀件304、光引導(dǎo)兀件306和光學(xué)手柄308，310。
[0121]圖4示出與圖3的微裝置300相同的微裝置。該微裝置浸沒(méi)在包含熒光染料的液體中。與圖3不同，在圖4中白光照射被關(guān)閉，以便入射光426可以被清晰地看見(jiàn)，其原因在于，入射光426激發(fā)了突光染料中的突光體。來(lái)自頂端的入射光426照射到光輸入I禹合元件302上。此外，該輸入耦合元件將入射光耦合入微裝置300中并且該被輸入耦合的光被引導(dǎo)穿過(guò)光引導(dǎo)元件，以便穿過(guò)光輸出耦合元件304被發(fā)射出去。發(fā)射出來(lái)的光428在圖4中也清楚可見(jiàn)。
[0122]換句話說(shuō)，圖3-4中的快照示出了來(lái)自模擬經(jīng)瞄準(zhǔn)的光傳送的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中拍攝的側(cè)視角視頻顯微鏡檢查中的圖像，該模擬通過(guò)使來(lái)自外部源的光穿過(guò)被光學(xué)捕獲和操控的結(jié)構(gòu)地耦合至可操控的亞波長(zhǎng)尖端來(lái)實(shí)現(xiàn)。該結(jié)構(gòu)被捕獲在熒光介質(zhì)(鈣橙)中以便成像，并使用經(jīng)過(guò)濾的熒光劑最小化散開(kāi)的捕獲光束發(fā)出的噪音以追蹤外部光源。結(jié)果表明該結(jié)構(gòu)能引導(dǎo)光，并且因此能使用對(duì)該結(jié)構(gòu)的三維位置和角度定向的并行光學(xué)控制，將來(lái)自外部源的能量導(dǎo)向用戶定義的目標(biāo)地點(diǎn)。被觀測(cè)的來(lái)自該尖端的光復(fù)制了特性的雙尖輸出，該雙尖輸出在所附的將光引導(dǎo)穿過(guò)微裝置的模擬(圖20)中可見(jiàn)，該模擬使用了時(shí)域有限差分法進(jìn)行建模。在尖端附近看到的相對(duì)強(qiáng)光區(qū)域說(shuō)明，不同于通常的來(lái)自頂端的直接照明(與該結(jié)構(gòu)輸入耦合端附近的光束輪廓比較)，微工具可被用于高度定位的照明。這些結(jié)構(gòu)特征可被設(shè)計(jì)來(lái)調(diào)控和優(yōu)化光引導(dǎo)過(guò)程。例如，可以通過(guò)變化錐形輪廓來(lái)控制輸出。此夕卜，不同于在原位光源產(chǎn)生中使用非線性效應(yīng)，原位光源產(chǎn)生的波長(zhǎng)會(huì)被非線性材料限制，在選擇光源時(shí)有很大的靈活性。
[0123]這些結(jié)果演示了用于傳送經(jīng)瞄準(zhǔn)了的機(jī)械和光學(xué)刺激的結(jié)構(gòu)介導(dǎo)的微-納米耦合的示例。這可以為開(kāi)發(fā)更先進(jìn)的結(jié)合不同功能的耦合結(jié)構(gòu)做好準(zhǔn)備。潛在的應(yīng)用包括引導(dǎo)和操控光子裝置和部件，光子裝置和部件其中包含有化學(xué)官能化尖端、三維空間可操作的針尖增強(qiáng)的拉曼光譜(詳細(xì)參見(jiàn)“通過(guò)尖端增強(qiáng)的拉曼光譜的納米成像:步進(jìn)超越經(jīng)典極限”，Verma，P.等，激光和光子評(píng)論4，548-561 (2010)，其在此被整體引用作為參考)、用于基于納米級(jí)光控制和等離子操控的應(yīng)用的金屬納米結(jié)構(gòu)和超材料(參考“等離子超越衍射極限”，Gramotnev，D.K.等，自然光子學(xué)4，83-91 (2010)，在此被整體引用作為參考)用于產(chǎn)生相干光的晶體和半導(dǎo)體納米線、波導(dǎo)、光學(xué)探測(cè)和其他光管理功能。再者，該結(jié)構(gòu)可以被優(yōu)化用于雙向光輸送，從而還可將來(lái)自該尖端的光耦合回至遠(yuǎn)場(chǎng)光學(xué)用于納米內(nèi)窺鏡或微米內(nèi)窺鏡。擴(kuò)展微-納米耦合，該結(jié)構(gòu)不僅可以用作耦合機(jī)械力和光學(xué)激發(fā)，還可以進(jìn)一步包括機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)可以利用納米流體力學(xué)經(jīng)由納米管實(shí)現(xiàn)物質(zhì)輸送。光學(xué)操控納米工具的生物學(xué)可能性比比皆是，從監(jiān)測(cè)活體內(nèi)的過(guò)程，到傳送用于開(kāi)發(fā)和試驗(yàn)細(xì)胞行為的生物模型的在空間上經(jīng)瞄準(zhǔn)的機(jī)械力-化學(xué)刺激。當(dāng)與靜態(tài)技術(shù)一起使用以調(diào)節(jié)細(xì)胞功能時(shí)，這些納米工具可以提供動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)刺激。[0124]圖3-4的微裝置的制作使用了在“集成光電機(jī)”，Kelemen, L.等，Appl.0pt.45，2777-2780 (2006)中描述的雙光子微細(xì)加工系統(tǒng)，在此被全部引用作為參考。這個(gè)過(guò)程包括在激光照明前對(duì)旋轉(zhuǎn)涂覆的感光膠層進(jìn)行兩分鐘的軟性烘烤(SU82007, Microchem)和在照明后進(jìn)行10分鐘的后烘烤，兩次烘烤都是在95°C下在熱板上。微觀結(jié)構(gòu)是通過(guò)掃描緊密聚焦的來(lái)自感光膠中的鈦寶石激光器的超短脈沖(λ=796納米，IOOfs脈沖、80MHz重復(fù)率，3mW平均功率)形成。激光脈沖通過(guò)浸在石油中的顯微鏡物鏡(IOOx蔡司Achroplan，1.25na物鏡；DF_類型浸油Cargille實(shí)驗(yàn)室、公式代碼1261, n=l.515)聚焦。焦斑的掃描對(duì)于球體而言，相對(duì)于樹(shù)脂的速度為10 μ m/s，對(duì)于連接桿和尖端而言，相對(duì)于樹(shù)脂的速度為5 μ m/s，用于以最小的橫向和軸向特征來(lái)固化體素，該最小的橫向和軸向特征分別是，在橫向方向上尺寸是0.4±0.1 μ m，及在縱向方向上尺寸是1±0.Ιμπι。樣品設(shè)計(jì)文件可以用于為給定的微裝置指定激光路徑和尺寸。范例的微裝置的尺寸可以是35 μ m Χ20 μ m X6 μ m (對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度X寬度x高度)及具有直徑為6 μ m的球形手柄。
[0125]樣品制備
[0126]在研制和收獲了微裝置之后，這些微裝置可以被存儲(chǔ)在溶劑中，該溶劑在水中含有0.5%的表面活性劑(二層20)和0.05%的連疊氮化物的混合物。表面活性劑可以防止微裝置彼此粘住以及粘在樣品室上；連疊氮化物可以在儲(chǔ)存期間防止微生物的生長(zhǎng)。為了使用微裝置，要對(duì)樣品進(jìn)行離心分離，使得微裝置沉底以便收集。為了光耦合實(shí)驗(yàn)，在裝載入細(xì)胞計(jì)數(shù)細(xì)胞之前，首先要將微裝置與熒光溶劑(用乙醇稀釋的鈣橙)混合。
[0127]光學(xué)微操縱
[0128]所謂的生物光子工作站已被使用。生物光子工作站在“使用全光學(xué)生物光子工作站的獨(dú)立捕獲、操控和表征”，H.U.Ulriksen等,J.Euorp.0pt.Soc.Rap.Public.3,08034(2008)中有詳細(xì)描述，在此該文被整體引用作為參考。生物光子工作站使用來(lái)自纖維激光器(IPG)的近紅外光U=1064nm)。對(duì)在光束調(diào)制模塊中的經(jīng)擴(kuò)展的激光光源進(jìn)行實(shí)時(shí)空間尋址會(huì)產(chǎn)生可重構(gòu)的強(qiáng)度樣式。將受計(jì)算機(jī)控制的空間光調(diào)制器中的兩個(gè)獨(dú)立可尋址區(qū)域光學(xué)標(biāo)記為在樣本體積中的反傳播光束，可實(shí)現(xiàn)捕獲多個(gè)微對(duì)象(目前會(huì)生成高達(dá)100個(gè)的光學(xué)陷阱)。光束通過(guò)對(duì)面的顯微鏡物鏡被轉(zhuǎn)遞(奧林巴斯LMPLN50XIR、WD=6.0毫米、NA=0.55)到一個(gè)4.2毫米厚的Hellma細(xì)胞中(250 μ mx250 μ m內(nèi)截面)。用戶通過(guò)計(jì)算機(jī)界面在三維空間捕獲和操縱所需的對(duì)象，通過(guò)該計(jì)算機(jī)界面，操作者可以使用鼠標(biāo)或操縱桿實(shí)時(shí)地選擇、捕捉、移動(dòng)和重新調(diào)整細(xì)胞和已制作好的微裝置。實(shí)驗(yàn)的視頻同時(shí)從顯微鏡的頂視圖和側(cè)視中抓取。也可考慮其他方式，即，將生物光子工作站與本發(fā)明一起使用，以便在空間上控制微裝置，比如光學(xué)鑷子，比如掃描光學(xué)鑷子，比如全息光學(xué)鑷子(參見(jiàn)“全息光鑷及其與實(shí)驗(yàn)室在芯片設(shè)備上的關(guān)聯(lián)”，M.帕吉特和R.萊奧納多，實(shí)驗(yàn)室芯片，2011，11，1196，在此被引用作為參考)，比如介電電泳。
[0129]圖5示出微裝置的俯視圖，微裝置也在圖1-2中示意地繪出。
[0130]圖6示出微裝置的可替換實(shí)施例的俯視圖，其中連結(jié)結(jié)構(gòu)是彎曲的以便相對(duì)于光引導(dǎo)元件606的光學(xué)路徑呈現(xiàn)鈍角。例如，連結(jié)結(jié)構(gòu)616是彎曲的，這樣在矢量607和矢量617之間有鈍角630，矢量607指向光引導(dǎo)元件中光學(xué)路徑的方向，矢量617與連結(jié)結(jié)構(gòu)616的軸線平行且指向方向是從光引導(dǎo)兀件606到光學(xué)手柄608。由于有鈍角630,在光引導(dǎo)兀件606中朝向光輸出I禹合兀件604行進(jìn)的光中，經(jīng)由連結(jié)結(jié)構(gòu)616從光引導(dǎo)兀件606 “漏”出的光會(huì)更少。
[0131]圖7示出微裝置的可替換實(shí)施例的俯視圖，其中連結(jié)結(jié)構(gòu)716，718，720，722是彎曲的以便相對(duì)于光引導(dǎo)元件706的光學(xué)路徑呈現(xiàn)鈍角，如圖6。此外，連結(jié)結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)716，722是非筆直的，這樣相對(duì)于該光引導(dǎo)元件的鈍角會(huì)被維持在接近該光引導(dǎo)元件的區(qū)域，而在相應(yīng)的光學(xué)手柄708，714附近的區(qū)域內(nèi)連結(jié)結(jié)構(gòu)716，722彼此不平行并且與放置在本附圖中右側(cè)的連結(jié)結(jié)構(gòu)718，720不平行。這是有益的，因?yàn)槿绻撨B結(jié)結(jié)構(gòu)與該光學(xué)手柄的折射率匹配，那么該EMR在向特定光學(xué)手柄施加力時(shí)，就會(huì)有在連結(jié)結(jié)構(gòu)的方向上施加力的效率會(huì)較低的風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)將該連結(jié)結(jié)構(gòu)放置在不同方向用于不同手柄，這個(gè)問(wèn)題可以減輕，因?yàn)樵诮o定方向上施加力的效率降低對(duì)于所有手柄而言不是在同一方向上的。
[0132]圖8示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的側(cè)視圖，類似于圖2中示出的實(shí)施例，不同的地方在于，圖8的特別實(shí)施例具有兩個(gè)輸入耦合元件802，803以及該光學(xué)引導(dǎo)元件的相應(yīng)的兩個(gè)彎曲部分824，825。在此特別實(shí)施例中，兩個(gè)輸入耦合元件802，803都與同一個(gè)EMR輸出耦合元件804耦合。使用這種特別的構(gòu)造，就可能使EMR從或者頂端或者底端傳播出去并使微裝置仍然經(jīng)由一個(gè)輸入耦合元件802或其他輸入耦合元件803接收EMR。再者，微裝置可繞圖中從左至右的軸線翻轉(zhuǎn)180度，并且仍然可以接收在垂直方向上傳播的光，即是說(shuō)，即使該微裝置被上下顛倒，也仍能接收垂直傳播的EMR。其他構(gòu)造，例如具有多于兩個(gè)的輸入耦合元件，也可以被想到是有益的。
[0133]圖9-11分別示出一個(gè)特別實(shí)施例的透視圖、俯視圖和正視圖，其中該連結(jié)結(jié)構(gòu)相對(duì)于水平面具有不同角度(對(duì)應(yīng)于圖10的俯視圖的紙面的平面)。此外，該連結(jié)機(jī)構(gòu)具有如圖10-11中虛線指示的不同長(zhǎng)度。技術(shù)人員還可想象具有的光學(xué)手柄數(shù)量比嚴(yán)格所需的數(shù)量更多的微裝置，其中用戶在手柄間切換以提供較好的控制而不用考慮定向。
[0134]圖12類似于圖1，不同的是在本圖的實(shí)施例中的EMR輸出耦合元件1204具有圓形的形狀。在本實(shí)施例中EMR輸出耦合元件1204具有球形的形狀，但其他諸如拋物面，雙曲面或橢圓形的圓形形狀也被認(rèn)為屬于本發(fā)明的范疇。該EMR輸出耦合元件可由此起到透鏡的作用。這樣的益處是，該光輸出耦合元件可用作輸出元件，該輸出元件用于使從該第一EMR發(fā)射單元發(fā)射出來(lái)的的EMR成形。
[0135]圖13類似于圖1，不同的是在本實(shí)施例中該連結(jié)結(jié)構(gòu)起光學(xué)手柄的作用。
[0136]圖14類似于圖1，不同的是在本圖的實(shí)施例中的EMR輸出耦合元件具有圓形的形狀，而且?guī)в衅涔鈱W(xué)手柄的連結(jié)結(jié)構(gòu)被移除，作為代替的，將光學(xué)手柄1415直接繞著光引導(dǎo)元件1406放置。在本實(shí)施例中，球形EMR輸入耦合元件1402和球形EMR輸出耦合元件1404同樣每件都起到光學(xué)手柄的作用。
[0137]圖15-16分別示出類似圖1-2的透視圖和側(cè)視圖。在圖15-16中錐形光輸出耦合元件1504部分被涂覆了非透明涂層1534，其中僅有該錐形結(jié)構(gòu)的尖端1505未被涂覆。這樣的益處是，經(jīng)由光引導(dǎo)元件1506在朝向錐形輸出耦合元件1504方向上傳播的EMR可在超過(guò)衍射極限的情況下在空間上被限定。類似的原理被用在掃描近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡(SNOMs)中，其中亞波長(zhǎng)孔(在本實(shí)施例中對(duì)應(yīng)于在涂層1534內(nèi)在具有尖端1505的末端內(nèi)的小孔)使成像或探測(cè)范圍小于衍射極限。本發(fā)明因此有益于使用EMR探測(cè)范圍，其中該范圍比如果沒(méi)有涂層1534所能達(dá)到的范圍要小。在特別實(shí)施例中，光引導(dǎo)元件1506和錐形光輸出耦合元件1504可以是分形纖維結(jié)構(gòu)，其中該錐形輸出耦合元件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與該外直徑成比例。這對(duì)于進(jìn)一步在空間上限定傳播模式是有益的。分形纖維的原理在科學(xué)文章“一種用于超高吞吐光學(xué)探針的基于分形的纖維”，S.T.亨廷頓等，光學(xué)速遞，2007年3月5日，15日，卷5號(hào)，2468中有詳述，在此被整體引用作為參考。光引導(dǎo)元件1506具有方形芯的光學(xué)纖維也屬于本發(fā)明范疇。方形芯的光學(xué)纖維在“方形纖維解決多個(gè)應(yīng)用程序的挑戰(zhàn)”，弗朗茨施貝爾慈等，光子學(xué)光譜，卷45，2，第38-41頁(yè)，在此被整體引用作為參考。
[0138]使用其他機(jī)構(gòu)用于在超過(guò)衍射極限的情況下在空間上限定傳播模式也屬于本發(fā)明范疇，例如使用等離子，該等離子在科學(xué)文章”超越衍射極限的等離子”，由D.K.Gramotnev和S.1.Bozhevolnyi撰寫，自然光子學(xué)4，第83-91頁(yè)，2010年，中所詳述，該文章在此被整體引用作為參考，而且特別注意第85 - 86頁(yè)的題為“等離子體納米聚焦”的章節(jié)。
[0139]圖17示出微裝置的實(shí)施例的應(yīng)用。光源1736提供光，該光由該微裝置的該光輸入耦合元件接收，并經(jīng)由該光輸出耦合元件作為發(fā)射出來(lái)的光1728被發(fā)射。該發(fā)射出來(lái)的光被聚焦到例如生物細(xì)胞的相關(guān)物體上。在本實(shí)施例中，該光輸出耦合元件在低于衍射極限的情況下在空間上限定傳播模式，以便僅探測(cè)在相關(guān)物體1740上非常小的范圍。相關(guān)物體接收發(fā)射出來(lái)的光1728，并與之響應(yīng)地再次發(fā)射在遠(yuǎn)場(chǎng)中的探測(cè)器1738所接收到的光1742。然而，由于僅對(duì)相關(guān)物體上很小且精確定義的范圍進(jìn)行探測(cè)，所以探測(cè)器所接收到的光1742會(huì)包括有關(guān)于此小范圍的有價(jià)值的信息。
[0140]圖18示出該微裝置的實(shí)施例的應(yīng)用。光源1836提供會(huì)照射在例如生物細(xì)胞的相關(guān)物體1840上的光。相關(guān)物體接收發(fā)射出來(lái)的光1844，并與之響應(yīng)地再次發(fā)射該微裝置的輸入耦合元件所接收到的光。該輸入耦合元件被構(gòu)造成，在被放置在離相關(guān)裝置短距離時(shí)，僅能接收來(lái)自在相關(guān)裝置上小范圍的光，比如通過(guò)與掃描近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡(SNOMs)的孔類似的小孔實(shí)現(xiàn)。該微裝置將 接收到的光作為發(fā)射光1828再次發(fā)射，及該發(fā)射出來(lái)的光被探測(cè)器1838接收。由于僅收集來(lái)自該相關(guān)物體上很小的范圍的光，所以由探測(cè)器1838所接收到的光會(huì)包括有關(guān)于此小范圍的有價(jià)值的信息。
[0141]可以注意到圖17-18的每張圖中的微裝置彼此類似，情況是僅有操作方式不同。圖17-18因此圖示出了該微裝置的雙向性，并示出該微裝置既可以用于將光發(fā)射到相關(guān)物體上，也可以用于收集相關(guān)物體發(fā)射出來(lái)的光。
[0142]圖19示出的實(shí)施例特征在于發(fā)射器。更具體地，本實(shí)施例的特征是具有比如無(wú)線電通信模塊的通信模塊1946，具有比如電池的電源1948，及具有比如激光單元的發(fā)射器1950。在特別實(shí)施例中，發(fā)射器包括電動(dòng)泵送光子晶體激光器，比如“超低閾值電動(dòng)泵送量子點(diǎn)光子晶體納米腔激光器”，B ?埃利斯等，自然光子學(xué)、2011年，第5期，第297-300頁(yè)中所描述的，該文章在此被整體引用作為參考。在可替換實(shí)施例中，該發(fā)射器是在被光激發(fā)后會(huì)再次將光發(fā)射出來(lái)的熒光團(tuán)。在可替換實(shí)施例中，電源1948可以包括能無(wú)線接收能量的單元，比如經(jīng)由電磁場(chǎng)發(fā)送的能量，比如采用電動(dòng)感應(yīng)方法(比如已知的是從被動(dòng)射頻識(shí)別(RFID)裝置，比如通過(guò)實(shí)施電感電容(LC)電路)，比如采用靜電感應(yīng)方法(也被稱為特斯拉效應(yīng))，比如通過(guò)采用EMR(比如微波，比如光，比如激光)，例如，與光伏元件結(jié)合。使電源能夠無(wú)線接收能量的可能會(huì)帶來(lái)的益處是，該微裝置不需要線或者儲(chǔ)存能量的單元，即能夠被充滿動(dòng)力。[0143]圖20示出在引導(dǎo)光穿過(guò)微裝置期間光強(qiáng)度的模擬，該微裝置類似于圖1-5示出的微裝置，該模擬使用了時(shí)域有限差分法進(jìn)行建模。圖20中該微裝置的定向與圖3-4中的相同。要注意到的是，這種模擬解釋了光強(qiáng)度的分布，該光強(qiáng)度的分布見(jiàn)于如圖4中觀察到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，由此說(shuō)明了光在微裝置中的表現(xiàn)背后的原理已被本發(fā)明的
【發(fā)明者】充分理解。此外還要注意到，在該微裝置的表面上應(yīng)用涂層，或者修改該微裝置的折射率，或者比如優(yōu)化結(jié)構(gòu)的修改該微裝置的形狀(例如，使用標(biāo)準(zhǔn)的、眾所周知的優(yōu)化方案)，例如以便使光穿過(guò)微裝置側(cè)面的漏出最小化，都包括在本發(fā)明的范疇內(nèi)。
[0144]圖21-22以圖像形式示出微裝置實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
[0145]圖21示出微裝置2100，微裝置2100類似于圖6中示出的實(shí)施例(請(qǐng)注意圖6中的微裝置指向左邊，而圖21中的微裝置指向上方)。圖21中的微裝置以仰視圖示出，S卩，光引導(dǎo)元件2106、連結(jié)結(jié)構(gòu)2116，2118，2120，2122、光學(xué)手柄2108，2110，2112，2114，和光輸出耦合元件2104都在紙面的平面內(nèi)，此后會(huì)將該平面稱為微裝置平面，而光輸入耦合元件2102相對(duì)于觀察者而言，在微裝置平面的另一側(cè)。在微裝置平面中還可見(jiàn)球形珠子2152，該球形珠子在微裝置的正前方(即，“上方在圖中)可被光學(xué)捕獲。球形珠子2152可作為輸出元件，該輸出元件用于使從第一 EMR發(fā)射單元中發(fā)射出來(lái)的EMR成形。
[0146]圖22示出圖21的微裝置2100，然而，要注意到的是，該微裝置相對(duì)于圖21中的視圖被重定向。圖22中，該微裝置對(duì)應(yīng)于圖2中的視圖，以側(cè)視圖形式被示出，不同的是，該微裝置繞與該紙面平面正交的軸線旋轉(zhuǎn)了 180度，S卩，圖21中的微裝置具有其指向右邊的光輸出耦合元件2204，及具有在微裝置左端且指向下方的光輸入耦合元件2202。圖22此外的特征還在于，具有球形珠子2152、入射光2226和發(fā)射出來(lái)的光2228。圖22示出，光學(xué)捕獲的球形珠子2152使發(fā)射出來(lái)的光2228成形，可看到的是，光會(huì)聚焦在微裝置前方的點(diǎn)2254處。要注意，未被入射元件收集的朝向EMR輸入耦合元件發(fā)送的EMR(不同于輸入耦合入射EMR)，可能會(huì)是錯(cuò)過(guò)了輸入耦合元件(比如在正交于紙張平面的方向上的前方或背方)或者完全穿過(guò)裝置地進(jìn)行傳播的EMR2296。
[0147]圖23-25示出光耦合和光學(xué)操控實(shí)驗(yàn)。
[0148]圖23-24為快照，該快照示出了從珠子組2182中選出的珠子的選擇性熒光激發(fā)，其中這組珠子是4顆珠子的垂直縱列，該4顆珠子被放置成一排且彼此相鄰。選擇性熒光激發(fā)的實(shí)現(xiàn)使用了類似于圖1-2中示意圖示的和在圖21-22中用圖像形式示出的微裝置。
[0149]圖23示出對(duì)從珠子組2182的頂端開(kāi)始數(shù)的第二顆珠子2184的選擇性照明的情形，其中選擇性的照明由光實(shí)現(xiàn)，該光經(jīng)由微裝置2100的光輸入耦合元件2102被耦合進(jìn)入，及經(jīng)由光輸出耦合元件2104發(fā)射出去。插圖示意性地圖示了僅有從頂端開(kāi)始數(shù)的第二顆珠子被激發(fā)。
[0150]圖24相應(yīng)地示出對(duì)從珠子組2182的頂端開(kāi)始數(shù)第三顆珠子2186的選擇性照明。的情形。插圖示意性地圖示了僅有從頂端開(kāi)始數(shù)的第三顆珠子被激發(fā)。
[0151]圖25A-C示出使用反向光耦合實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)抓圖:光學(xué)捕獲的微裝置2100通過(guò)入射貓準(zhǔn)光2226在光輸出I禹合兀件2104前方產(chǎn)生局部場(chǎng),入射貓準(zhǔn)光2226經(jīng)由光輸入I禹合裝置2102被耦合入微裝置中，及被操控的第二捕獲微裝置2101’(類似于微裝置2100，不同的是微裝置2100’繞與紙面平面正交的軸線旋轉(zhuǎn)了 180度)在本情況下是操控微裝置2100’向上移動(dòng)，以便掃描該局部場(chǎng)；反向I禹合光從頂端顯微鏡中可見(jiàn)，如圖25A-C的每張圖中下方的插圖所示，特別是如圖25B中下方的插圖所示，如圖25B中下方的插圖中可以觀察到亮點(diǎn)(如圖25B中下方的插圖中箭頭所指示的，在中間的插圖中被放大)。該亮點(diǎn)對(duì)應(yīng)于光，該光從微裝置2100的光輸出耦合元件2104中被發(fā)射出去，并由微裝置2100’上對(duì)應(yīng)的元件所收集，及最終從光輸入耦合元件2102’中被發(fā)射出去，在本例中光輸入耦合元件2102’發(fā)射光?；鶞?zhǔn)尺為10微米。圖25A-C的每張圖的中間的插圖都示出了也被下方的插圖示出的光輸入I禹合兀件2102’(在此光輸入I禹合兀件2102’的作用是用于于光輸出I禹合的兀件)。
[0152]圖26不出代表性的雙光子聚合結(jié)構(gòu)的掃貓式電子顯微鏡(SEM)圖像,該雙光子聚合結(jié)構(gòu)為彎曲波導(dǎo)(彎曲半徑R為大約8微米；寬度為大約1.5微米)，并座放在支架結(jié)構(gòu)上，該支架結(jié)構(gòu)具有用于光學(xué)捕獲的球狀手柄；該波導(dǎo)經(jīng)由反向角度的桿被連接，用于使經(jīng)由該支架結(jié)構(gòu)的光稱合損失為最小。
[0153]圖27示出另一個(gè)類型的微裝置1058，微裝置1058類似于圖1-2中繪出的微裝置，不同的是，圖27的微裝置中未示出光輸入耦合元件202和光引導(dǎo)元件的彎曲部分324。此夕卜，光輸出I禹合元件204被替換成保持機(jī)構(gòu)1088,保持機(jī)構(gòu)1088在本實(shí)施例中是環(huán)形的元件。具有保持機(jī)構(gòu)的益處在于，保持機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)保持和操控其他物體，比如保持和操控可被作為光學(xué)元件應(yīng)用的球形珠子。例如，能以較低成本或精力即可獲得的球形珠子，可以此方式被收集并被作為透鏡使用，該球形珠子可被放到離被檢差物體較近的位置。
[0154]圖28示出圖27的微裝置1058的示意圖，在此示出的是，保持機(jī)構(gòu)1088中具有球形珠子1052。入射光1090由現(xiàn)在作為透鏡元件的球形珠子收集，且發(fā)射出來(lái)的光1092會(huì)聚焦在被檢查物體1094上。
[0155]圖29為微裝置1058的側(cè)視圖；
[0156]圖30為微裝置1058的俯視圖；
[0157]圖31為具有保持機(jī)構(gòu)的微裝置的可替換實(shí)施例的俯視圖。
[0158]圖27-31中提出的基本理念是光學(xué)地操控比如微裝置1058的微裝置，該微裝置被設(shè)計(jì)成具有保持機(jī)構(gòu)1088，保持機(jī)構(gòu)1088比如機(jī)械是尖端形狀，以便它們可以“撿起”并保持球形物體，球形物體可起到不同尺寸的球透鏡(例如，不同尺寸的玻璃或聚合珠子)的作用并作為亞微米級(jí)上的對(duì)于6自由度(DOF)進(jìn)行操控的放大鏡。該球透鏡(珠子)可以很容易地被光束彈射，然后每個(gè)適當(dāng)?shù)墓ぞ叨紩?huì)被光學(xué)定位以抓住緩慢落下的珠子，這種情形類似于超大尺寸的籃球以慢動(dòng)作落入籃筐。該球透鏡可被雙向地使用，以實(shí)現(xiàn)不僅能聚焦獨(dú)立的光，還能捕捉并轉(zhuǎn)遞從樣品中輻射出來(lái)的光。
[0159]該基本理念的進(jìn)一步歸納則涵蓋了結(jié)合具有光耦合器(比如圖1-2繪出的實(shí)施例的光輸入耦合元件202)的微裝置，這樣可重新構(gòu)造的球透鏡可同時(shí)即從頂端又從側(cè)面被使用。關(guān)于此基本概念有眾多的變體。
[0160]圖32示出另一個(gè)類型的微裝置1558的側(cè)視圖，微裝置1558類似于圖27-31繪出的微裝置，不同的是，圖32的微裝置中示出了光輸入耦合元件202和該光引導(dǎo)元件的彎曲部分324。在圖32的實(shí)施例中，入射光瞄準(zhǔn)326被引導(dǎo)穿過(guò)微裝置1558并由現(xiàn)在作為透鏡元件的球形珠子1588收集，且發(fā)射出來(lái)的光1528可被聚焦在附近的物體上。
[0161]圖33為類似于圖1的透視圖，不同的是，本圖實(shí)施例中的EMR輸出耦合元件3304被設(shè)置成能使EMR輸出耦合元件3304可發(fā)射EMR，發(fā)射出來(lái)的EMR比如與入射電磁輻射3326不共軸的EMR3328。
[0162]圖34示出圖33中繪出的實(shí)施例的側(cè)視圖。
[0163]在圖33-34繪出的實(shí)施例中，EMR輸出耦合元件3304沿著與入射EMR3326方向正交的方向在空間上相對(duì)EMR輸入耦合元件3326移位，移位距離3462，以便使得雖然入射EMR3326和發(fā)射出來(lái)的電磁輻射3328彼此平行，而它們?nèi)匀徊还草S。這樣可能帶來(lái)的益處是，未被入射元件收集的朝向EMR輸入耦合元件發(fā)送的EMR可減少來(lái)自放置在與入射EMR共軸的軸線上的物體3495的信噪比，其原因在于，此EMR有助于形成較大的背景EMR。未被入射元件收集的朝向EMR輸入耦合元件發(fā)送的EMR，可能會(huì)是輕易錯(cuò)過(guò)輸入耦合元件(比如在正交于紙張平面的方向上的前方或背方)或者完全穿過(guò)裝置傳播的EMR3496。因?yàn)楸尘癊MR較小，所以可用更高的信噪比對(duì)物體3494進(jìn)行檢查。在本實(shí)施例中，EMR輸出耦合元件3304在端部3360具有錐形形狀，但其他諸如球形、拋物面、雙曲面或橢圓形的也會(huì)被認(rèn)為在本發(fā)明的范疇內(nèi)。EMR輸出耦合元件因此可用作透鏡。
[0164]在實(shí)施例E1-E15的范例組中，提供了:
[0165]El.一種用于發(fā)射電磁輻射的微裝置(100)，該微裝置包括:
[0166]第一電磁福射發(fā)射單兀(102，104，106),該第一電磁福射發(fā)射單兀被設(shè)置為用于發(fā)射電磁輻射，
[0167]機(jī)構(gòu)(108，110，112，114)，該機(jī)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)對(duì)微裝置(100)的以下運(yùn)動(dòng)形式進(jìn)行同時(shí)的非接觸式空間控制，這些運(yùn)動(dòng)形式包括:
[0168]在三維空間中的平移運(yùn)動(dòng)，及
[0169]繞至少兩根軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；
[0170]其中用于實(shí)現(xiàn)對(duì)該微裝置進(jìn)行非接觸式空間控制的該機(jī)構(gòu)被設(shè)置為由電磁輻射施加的力在空間上控制，并且其中該第一電磁輻射發(fā)射單元和用于實(shí)現(xiàn)對(duì)該微裝置進(jìn)行空間控制的該機(jī)構(gòu)在結(jié)構(gòu)上連結(jié)。
[0171]E2.根據(jù)實(shí)施例El的用于發(fā)射電磁輻射的微裝置(100)，包括:
[0172]機(jī)構(gòu)(108，110，112，114)，該機(jī)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)對(duì)該微裝置的以下運(yùn)動(dòng)形式進(jìn)行同時(shí)的非接觸式空間控制，這些運(yùn)動(dòng)形式包括:
[0173]在三維空間中的平移運(yùn)動(dòng)，及
[0174]繞至少三根軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0175]E3.根據(jù)實(shí)施例El的用于發(fā)射電磁輻射的微裝置(100)，其中對(duì)該微裝置進(jìn)行空間控制的該機(jī)構(gòu)(108，110，112，114)包括至少一個(gè)電磁輻射可控手柄。
[0176]E4.根據(jù)實(shí)施例El的用于發(fā)射電磁輻射的微裝置(100)，其中該微裝置進(jìn)一步包括發(fā)射器(1950)，該發(fā)射器被設(shè)置為用于發(fā)射電磁輻射。
[0177]E4B.根據(jù)實(shí)施例E4的用于發(fā)射電磁輻射的微裝置(100)，其中該發(fā)射器被設(shè)置為能在諸如380-750納米內(nèi)的電磁光譜可視范圍內(nèi)發(fā)射電磁輻射。
[0178]E5.根據(jù)實(shí)施例El的用于發(fā)射電磁輻射的微裝置(100)，該微裝置進(jìn)一步包括:
[0179]輸出兀件(104),該輸出兀件用于使從該第一電磁福射發(fā)射單兀發(fā)射出來(lái)的電磁輻射成形。
[0180]E6.根據(jù)實(shí)施例El的用于發(fā)射電磁輻射的微裝置(100)，其中該微裝置的最大尺寸小于I毫米。[0181]E7.根據(jù)實(shí)施例El的用于發(fā)射電磁輻射的微裝置(100)，其中該第一電磁輻射發(fā)射單元和用于實(shí)現(xiàn)對(duì)該微裝置進(jìn)行空間控制的機(jī)構(gòu)(108，110，112，114)在空間上彼此隔開(kāi)。
[0182]ES.根據(jù)實(shí)施例El的用于發(fā)射電磁輻射的微裝置(100)，該第一電磁輻射發(fā)射單元包括:
[0183]電磁輻射輸入耦合元件(102)，該電磁輻射輸入耦合元件被設(shè)置為用于接收入射的電磁福射，比如多個(gè)電磁福射輸入稱合兀件，
[0184]電磁福射輸出I禹合兀件(104),該電磁福射輸出f禹合兀件在結(jié)構(gòu)上與該電磁福射輸入耦合元件連結(jié)，且該電磁輻射輸出耦合元件被設(shè)置為用于響應(yīng)所述入射電磁輻射地發(fā)射電磁輻射，比如多個(gè)電磁輻射輸出耦合元件。
[0185]E9.根據(jù)實(shí)施例1的用于發(fā)射電磁輻射的微裝置(100)，其中該微裝置包括電磁輻射引導(dǎo)元件(106)。
[0186]E10.根據(jù)實(shí)施例E8的用于發(fā)射電磁福射的微裝置,其中電磁福射輸入稱合兀件
(102)被設(shè)置為用于接收具有第一方向的入射電磁福射，電磁福射輸出I禹合兀件(104)被設(shè)置為用于發(fā)射具有第二方向的電磁輻射，其中該第一方向和該第二方向是不平行的，t匕如該第一和第二方向之間的角度至少有10度，至少有20度，至少有30度，至少有45度，至少有60度，至少有80度，大致是90度，大致是直角，是直角。
[0187]E10B1.根據(jù)實(shí)施例E8的用于發(fā)射電磁福射的微裝置,其中該電磁福射輸入f禹合元件被設(shè)置為用于接收具有第一方向的入射電磁輻射，該電磁輻射輸出耦合元件被設(shè)置為用于發(fā)射具有第二方向的電磁輻射，其中該電磁輻射輸出耦合元件沿著與該第一方向正交的方向相對(duì)于該電磁福射輸入稱合兀件在空間上移位。
[0188]E10B2.根據(jù)實(shí)施例ElOBl的用于發(fā)射電磁福射的微裝置(100),其中該第一方向和該第二方向大致平行，比如該第一方向和該第二方向之間的角度在10度以內(nèi)，5度以內(nèi)，2度以內(nèi)，I度以內(nèi)，平行。
[0189]Ell.根據(jù)實(shí)施例El的用于發(fā)射電磁輻射的微裝置(100)，其中電磁輻射輸出耦合
(104)元件被設(shè)置為用于在低于衍射極限的情況下在空間上限定傳播模式。
[0190]E12.一種用于將電磁福射發(fā)射至相關(guān)物體上的系統(tǒng),該系統(tǒng)包括:
[0191]根據(jù)實(shí)施例El的用于發(fā)射電磁輻射的微裝置(100)，
[0192]根據(jù)實(shí)施例El的第二電磁輻射發(fā)射單元，該第二電磁輻射發(fā)射單元適合于產(chǎn)生用于對(duì)該微裝置進(jìn)行空間控制的電磁輻射。
[0193]E13.一種用于發(fā)射電磁福射的方法,該方法包含:
[0194]對(duì)如實(shí)施例El的微裝置(100)進(jìn)行空間控制，該空間控制通過(guò)在包括有如實(shí)施例El的微裝置的體積內(nèi)應(yīng)用電磁輻射而實(shí)現(xiàn)，
[0195]發(fā)射來(lái)自如實(shí)施例El的微裝置的電磁輻射。
[0196]E14.根據(jù)實(shí)施例E13的方法，其中通過(guò)應(yīng)用電磁輻射對(duì)如實(shí)施例El的微裝置
(100)進(jìn)行空間控制和發(fā)射來(lái)自如實(shí)施例El的微裝置的電磁輻射同時(shí)發(fā)生。
[0197]E15.根據(jù)實(shí)施例E13的方法，該方法進(jìn)一步包括:
[0198]如實(shí)施例El的微裝置(100)接收電磁輻射，及
[0199]如實(shí)施例El的微裝置響應(yīng)于所述接收的電磁輻射地發(fā)射電磁輻射。[0200]總之，本發(fā)明涉及一種用于發(fā)射電磁輻射的微裝置，該微裝置適應(yīng)于可由比如光的電磁輻射所控制。該微裝置包括第一電磁輻射發(fā)射單元，該第一電磁輻射發(fā)射單元被設(shè)置為用于發(fā)射電磁輻射1728，以便能夠?qū)㈦姶泡椛湔丈涞剿P(guān)注的結(jié)構(gòu)1740上。該微裝置進(jìn)一步包括機(jī)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)對(duì)微裝置的在三維空間中的平移和繞至少兩根軸線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行的非接觸式的空間控制。本發(fā)明由此提供了一種器械，該器械能實(shí)現(xiàn)使受控的光照射落在所關(guān)注的物體的納米尺度的非常精密地限定的區(qū)域上。此外，該裝置實(shí)現(xiàn)了對(duì)光的接收，并因此可作為光控微型內(nèi)窺鏡。
[0201]雖然本發(fā)明結(jié)合了具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，但不應(yīng)該被解釋為以任何方式受限于所展示的例子。本發(fā)明的范圍由后附的權(quán)利要求書所定義。在權(quán)利要求的上下文中，術(shù)語(yǔ)“包括”或“包含”并不排除其他可能的元件或步驟。同樣地，引用的提及的表述，如“一”或“一個(gè)”等不應(yīng)被解釋為排除了復(fù)數(shù)。在權(quán)利要求中使用對(duì)應(yīng)于附圖中元件指示的參考標(biāo)記也不應(yīng)被解釋為限制發(fā)明的范圍。此外，在不同的權(quán)利要求中提及的個(gè)別特征可有利地組合，并且在不同權(quán)利要求中提及特征不排除特征組合后不是可能及有益的。
【權(quán)利要求】
1.一種用于發(fā)射電磁輻射的微裝置(100)，所述微裝置包括: 第一電磁福射發(fā)射單兀(102，104, 106),所述第一電磁福射發(fā)射單兀被設(shè)置為用于發(fā)射電磁輻射， 機(jī)構(gòu)(108，110，112，114)，所述機(jī)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)對(duì)所述微裝置(100)的以下運(yùn)動(dòng)形式進(jìn)行同時(shí)的非接觸式空間控制，這些運(yùn)動(dòng)形式包括: 在三維空間中的平移運(yùn)動(dòng)，及 繞至少兩根軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)； 其中用于實(shí)現(xiàn)對(duì)所述微裝置進(jìn)行非接觸式空間控制的所述機(jī)構(gòu)被設(shè)置由電磁輻射施加的力在空間上控制，并且其中所述第一電磁輻射發(fā)射單元和用于實(shí)現(xiàn)對(duì)所述微裝置進(jìn)行空間控制的所述機(jī)構(gòu)在結(jié)構(gòu)上連結(jié)，其中所述第一電磁輻射發(fā)射單元包括: 電磁輻射輸入耦合元件(102)，所述電磁輻射輸入耦合元件被設(shè)置為用于接收入射的電磁輻射，比如多個(gè)電磁輻射輸入耦合元件， 電磁輻射輸出耦合元件(104)，所述電磁輻射輸出耦合元件在結(jié)構(gòu)上與所述電磁輻射輸入耦合元件連結(jié)，且所述電磁輻射輸出耦合元件被設(shè)置為用于響應(yīng)所述入射電磁輻射地發(fā)射電磁輻射，比如多個(gè)電磁輻射輸出耦合元件； 其中所述電磁福射輸入I禹合兀件(102)被設(shè)置為用于接收具有第一方向的入射電磁輻射，所述電磁輻射輸出耦合元件(104)被設(shè)置為用于發(fā)射具有第二方向的電磁輻射，其中所述第一方向和所述第二方向不平行；或者 其中所述電磁福射輸入I禹合兀件(102)被設(shè)置為用于接收具有第一方向的入射電磁輻射，所述電磁輻射輸出耦合元件(104)被設(shè)置為用于發(fā)射具有第二方向的電磁輻射，其中所述電磁輻射輸 出耦合元件(104)沿著與所述第一方向正交的方向相對(duì)于所述電磁輻射輸入耦合元件(102)在空間上移位，且其中所述第一方向和所述第二方向平行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于發(fā)射電磁輻射的微裝置(100)，其中所述電磁輻射輸入耦合元件(102)被設(shè)置為用于接收具有第一方向的入射電磁輻射，所述電磁輻射輸出耦合元件(104)被設(shè)置為用于發(fā)射具有第二方向的電磁輻射，其中所述第一方向和所述第二方向平行，其中所述電磁輻射輸出耦合元件(104)沿著與所述第一方向正交的方向相對(duì)于所述電磁輻射輸入耦合元件(102)在空間上移位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于發(fā)射電磁輻射的微裝置(100)，包括: 機(jī)構(gòu)(108，110，112，114)，所述機(jī)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)對(duì)所述微裝置的以下運(yùn)動(dòng)形式進(jìn)行同時(shí)的非接觸式空間控制，這些運(yùn)動(dòng)形式包括: 在三維空間中的平移運(yùn)動(dòng)，及 繞至少三根軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于發(fā)射電磁輻射的微裝置(100)，其中對(duì)所述微裝置進(jìn)行空間控制的所述機(jī)構(gòu)(108，110，112，114)包括至少一個(gè)電磁輻射可控手柄。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于發(fā)射電磁輻射的微裝置(100)，其中所述微裝置進(jìn)一步包括發(fā)射器(1950)，所述發(fā)射器被設(shè)置為用于發(fā)射電磁輻射。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于發(fā)射電磁輻射的微裝置(100)，其中所述發(fā)射器被設(shè)置為能在諸如380-750納米內(nèi)的電磁光譜可視范圍內(nèi)發(fā)射電磁輻射。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于發(fā)射電磁輻射的微裝置(100)，所述微裝置進(jìn)一步包括: 輸出元件(104)，所述輸出元件用于使從所述第一電磁輻射發(fā)射單元發(fā)射出來(lái)的所述電磁輻射成形。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于發(fā)射電磁輻射的微裝置(100)，其中所述微裝置的最大尺寸小于I毫米。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于發(fā)射電磁輻射的微裝置(100)，其中所述第一電磁輻射發(fā)射單元和用于實(shí)現(xiàn)對(duì)所述微裝置進(jìn)行空間控制的所述機(jī)構(gòu)(108，110，112，114)在空間上彼此隔開(kāi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于發(fā)射電磁輻射的微裝置(100)，其中所述微裝置包括電磁輻射引導(dǎo)元件(106)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于發(fā)射電磁輻射的微裝置(100)，其中所述電磁輻射輸出耦合(104)元件被設(shè)置為用于在低于衍射極限的情況下在空間上限定傳播模式。
12.一種用于將電磁輻射發(fā)射至相關(guān)物體上的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于發(fā)射電磁輻射的微裝置(100)， 根據(jù)權(quán)利要求1所述的第二電磁輻射發(fā)射單元，所述第二電磁輻射發(fā)射單元適合于產(chǎn)生用于對(duì)所述微裝置進(jìn)行空間控制的電磁輻射。
13.—種用于發(fā)射電磁福射的方法,所述方法包含: 對(duì)如權(quán)利要求1所述的微·裝置(100)進(jìn)行空間控制，所述空間控制通過(guò)在包括有如權(quán)利要求I所述的微裝置的體積內(nèi)應(yīng)用電磁輻射而實(shí)現(xiàn)， 發(fā)射來(lái)自如權(quán)利要求1所述的微裝置的電磁輻射。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中通過(guò)應(yīng)用電磁輻射對(duì)如權(quán)利要求1所述的微裝置(100)進(jìn)行空間控制和發(fā)射來(lái)自如權(quán)利要求1所述的微裝置的電磁輻射同時(shí)發(fā)生。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，所述方法進(jìn)一步包括: 如權(quán)利要求1所述的微裝置(100)接收電磁輻射，及 如權(quán)利要求1所述的微裝置響應(yīng)于所述接收電磁輻射地發(fā)射電磁輻射。
【文檔編號(hào)】A61B1/00GK103858015SQ201280024076
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2012年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月16日
【發(fā)明者】杰斯伯·格魯克斯塔德, 達(dá)爾文·帕里馬 申請(qǐng)人:丹麥技術(shù)大學(xué)