【摘要】：強聚焦的激光光束能形成捕獲微粒的三維勢阱,這種三維勢阱稱之為光鑷。光鑷不但可以無接觸式的操控微小物體,而且具有強大的兼容性。我們可以耦合不同的結(jié)構(gòu)光束進入光鑷系統(tǒng),得到不同的現(xiàn)象。例如,Bessel光束在光鑷系統(tǒng)能在多個平面中同時捕獲多個粒子;空心光束能減少能量熱損傷的同時增加軸向捕獲力;徑向偏振光束相比于其他偏振態(tài)光束,能更容易地捕獲特殊微粒;渦旋光鑷能利用其軌道角動量帶動微粒旋轉(zhuǎn);在本學位論文中,我們研究不同結(jié)構(gòu)光束其聚焦特性和對微粒的輻射力情況。主要工作包括:1.基于Debye積分理論,利用線偏振環(huán)形部分相干光束經(jīng)過大數(shù)值孔徑緊聚焦原理,研究了數(shù)值孔徑和光束相干長度的變化對焦場處微粒的捕獲情況。研究結(jié)果表明:數(shù)值孔徑與相干長度對其軸向輻射力影響明顯,數(shù)值孔徑變大使光斑變小,同時產(chǎn)生很強的梯度力,而相干長度的減少會使得聚焦光斑在軸向生成一個均勻光針,由于光針在軸向的均勻性,會導致很弱的軸向梯度分布,不利于更好的捕獲粒子。2.基于Wolf-Richards的矢量衍射理論和瑞利散射理論,數(shù)值仿真了徑向偏振條件下環(huán)形部分相干光束經(jīng)過緊聚焦后光場和輻射力變化。研究發(fā)現(xiàn):在大數(shù)值孔徑聚焦的過程中,可以對聚苯乙烯小球進行穩(wěn)定地三維捕獲。此外還發(fā)現(xiàn)通過選取合適的相干長度,得到超長的光針和暗道。通過光針和暗道對光學捕獲的仿真,發(fā)現(xiàn)無論是光針還是暗道理論上都是不太可能對微粒進行光學捕獲的。3.實驗上,我們實現(xiàn)渦旋光束對微氣泡的捕獲,比較了渦旋光束中不同拓撲荷數(shù)和功率對橫向捕獲力的影響。實驗結(jié)果表明:拓撲荷數(shù)越小,橫向剛度系數(shù)越大,低拓撲荷數(shù)的渦旋光束更具有橫向捕獲力。
【圖文】：

1球面波的聚焦

透鏡聚焦
【學位授予單位】：華僑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN24

【參考文獻】

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1 李銀妹,樓立人;生命科學研究中的光鑷技術[J];生命科學儀器;2004年04期

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本文編號：2690360