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摘要
Reicherter， T. Haist，E. H. Wagemann， H. J.
Tiziani首先利用液晶顯示器改變雷射鑷夾中的雷 套圖形化操控介面(Graphic User Interface GUI) 的全像式雷射鑷夾系統，圖形化操作介面只用滑鼠
In 1970s，Arther Ashkoperated a microparticle by the pressure of laser. [2]，In 1987，they caught and moved a micro-order particle by a superiorly focusing laser beam [3]. As we knew Optical Tweezers OT. If we choose the light source of Optical Tweezers a infrared laser(1064nm)，we can measure the force of a cell[1]
and operate cells. A laser only produces a focusing point for catching a single particle. In 1999， M.
Reicherter， T. Haist，E. H. Wagemann ang H. J.
Tiziani changed the pattern of intensity by spatial light modulator SLM. [4] In 2002，David G. Grier built a dynamic holographic optical tweezers HOT[6]
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Proceedings of 2009 National Symposium on System Science and Engineering 台灣 淡江大學 Tamkang University, Tamsui, Taiwan, June 26, 2009
for generating multiple points for catching particles and operating the patten of intensity. HOT has high potential for operating and moving micro-order particles，but it cost users time to develop Fourier tansformation、perform mathematical calculations and program mathematical softwares, like MATLAB.
Users simultaneously have to operate HOT by different softwares and input parameters to generate catching points by estimating the position of objects.
It’s not a friendly system for all users. We try to combine all hardwares and softwares to form a Graphic User Interface GUI. Users only need a mouse to generate the pattem of intensity and dynamically operate mutiple micro-order particles by a real time image in the window of GUI.
keywords：spatial light modulator SLM、Holographic Optical Tweezers HOT、graphic user interface GUI。
1. 前言
射鑷夾(Holographic Optical Tweezers HOT)結合光 空間調變器(spatial light modulator SLM) 控制光場 分布與光學鑷夾的系統。雷射光聚焦後的光場分布 Light Modulator SLM)與顯微鏡，如下圖一所示。圖一 全像光學鑷夾光路架設。
從雷射本體發出的雷射光束會先經過透鏡組(Beam expander)、半波板(Half-wave plate)、分光鏡(PBS)、
與面鏡(Mirror)後到達 SLM，從 SLM 反射出來光再 經 過 透 鏡 組 (Telescope) 與 熱 反 射 鏡 (HOT mirror)
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某一個目標物時，使用者必須先估計目標物在螢幕 Development Module VDM 顯示在 SLM 上，更新全 像雷射鑷夾的捕捉點。使用者只需要利用滑鼠游標 用Queue operation與Notifier operation完成。
樣品的即時影像中看不到紅外光雷射捕捉光
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捕捉到的物體要移動的目的地。介面程式的即時影 像上的圓圈，標示捕捉點位置，並在圓圈的周圍標 示捕捉點的性質，如深度、強度等。此外為了區分 已存在的捕捉點與將會產生的捕捉點，我們以不同 顏色的圓圈標示不同狀態的捕捉點，如灰色的圓圈 標示尚未存在的捕捉點、深綠色圓圈標示正在計算 的捕捉點、綠色圓圈標示為已存在的捕捉點、紅色 圓圈標示目前存在但即將被刪除的捕捉點。此外程 式再以圓圈的填滿與否表示目前捕捉點的選取與 否。圖中藍色虛線包圍的部分是介面的控制按鈕，
負責功能的切換，產生捕捉點並改變捕捉點性質。
3. 結果與結論
3.1. 實驗結果
我們規畫的圖形化介面全像式雷射鑷夾系統 選擇 1064nm 的紅外光雷射，生物細胞對紅外光雷 射的吸收低，可以避免高功率雷射對生物微粒子造 成光損害，所以我們的系統除了可以操控一般微米 等級的粒子，也可以適用在細胞或細菌等生物微粒 子的操控。下圖四說明圖形化介面全像式雷射鑷夾 捕捉酵母菌的連續過程。
圖四 圖形化介面全像雷射鑷夾捕捉酵母菌
樣品影像中的白色圓形粒子是酵母菌細胞。我 們先利用滑鼠圈選影像右方的兩個捕捉點，如圖四 (2)(3)所示。圈選完成後按下鍵盤中的 Delete 鍵，原 本綠色的圓圈就會變成紅色，如圖四(4)所示。接著 再按下介面程式右上角的 Generate 鈕後，全像式雷 射鑷夾系統的捕捉點會消失，其中一個酵母菌細胞 脫離原來位置，而另一個酵母菌細胞則偏離原本的 位置，如圖四(5) 所示。然後我們再產生一個新的 捕捉點，捕捉這個尚未偏離很遠的酵母菌細胞，如 圖四(6) 所示。
我們建構的圖形化介面雷射鑷夾系統除了可 以捕捉微米等級的粒子，也可以進行搬移，如下圖 五所示。
圖五 圖形化介面全像雷射鑷夾搬移酵母菌
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實驗樣品為酵母菌細胞。在實驗開始前有七個
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[2] Ashkin A: “Accelection and trapping of particles by radiation pressure”, Phy. Rev. Lett., 1970, 24:
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[3] Ashkin A, Dziedzic JM, Bjorkholm JE, Chu S:
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[4] M.Reicherter, T. Haist, E.U. Wagemann, H.J.
Tiziani Opticla “particle trapping with computer-generated holograms written on liquid-crystal display”, Opt. Lett., 1999, 24:608-610.
[5] J. Liesener , M. Reicherter, T. Haist, H.J.
Tiziani,” Multi-functional optical tweezers using computer-generated holograms”, Opt. Comm., 2000, 185:77-82
[6] Jennifer E. Curtis, Brian A. Koss, David G. Grier, Dynamic holographic optical tweezers Opt.
Comm., 2002, 207:169-175.
[7] David Mendlovic, Zeev Zalevsky, Gal Shabtay, Emanuel Marom, “High-efficiency arbitrary array generator”, App. Opt. ,1996, 35:6875