铌酸锂基光子生物芯片集生物培养和输运功能于一体,可快速、高效地实现对单细胞的操控、分类和检测分析。利用光波对含有微气泡、微颗粒等生物组分的混合生化微液滴进行非接触输运、导向和分离,即铌酸锂微液滴光操控,是铌酸锂基光子生物芯片所必须集成的一项基本功能。然而,现阶段该功能的集成化技术还不十分成熟:基于铌酸锂衬底的PDMS微通道光刻、模塑和键合工艺有待优化;PDMS微通道内混合相流体中微气泡的光操控分离行为缺乏系统研究;铌酸锂切向对于介电液体中微颗粒的光捕获效率的影响也不甚明确,有待进一步的理论研究。本文针对上述铌酸锂微液滴光操控集成化问题开展了以下工作。首先,我们优化了基于铌酸锂衬底的PDMS微通道集成工艺。通过光刻工艺以感光膜为原材料在120 s曝光和60 s显影的条件下制作出PDMS微通道模具;利用模塑法将PDMS在90℃下固化60 min制备了百微米量级的Y型微通道;将其与c切铌酸锂衬底在80 pa下进行180 s等离子体键合,封装成为密封性良好的微流体操控芯片。其次,我们系统研究了铌酸锂上PDMS微通道内混合相流体中微气泡的光操控分离行为。利用铌酸锂基非均匀光伏电场诱发的介电泳力来操控混合相流体中介电液体的运动,实现了皮升量级微气泡的分离;通过在滤光片上进行对照实验,排除了激光热效应使微气泡分离的可能;根据系列实验发现微气泡分离时间随光强升高呈现单调递减变化,而随微气泡长度增加呈现递增变化。通过有限元模型模拟了微气泡分离过程中混合相流体中介电液体的流场分布,其结果表明微气泡分离操控的实质是介电液体沿PDMS微通道壁向微气泡中心光斑处的汇集运动所导致的气体分隔过程。最后,我们探索了铌酸锂切向对介电液体中微颗粒光捕获效率的影响。实验结果表明c切铌酸锂的光捕获效率高于y切。基于光折变电荷输运模型,我们对两种切向铌酸锂衬底上的空间电荷分布以及微颗粒所受的介电泳力进行了有限元模拟,发现c切铌酸锂上较高的微颗粒光捕获效率源于其较强的介电泳作用。