光致旋轉(zhuǎn)是在光阱技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的微納米尺度微粒角向操控技術(shù),它將特殊光場所攜帶的角動(dòng)量傳遞到被捕獲的微粒,并產(chǎn)生力矩的作用,從而實(shí)現(xiàn)對微粒的旋轉(zhuǎn)控制。光致旋轉(zhuǎn)在光阱技術(shù)原有的三維操控的基礎(chǔ)上,增加了對微粒角向維度的操控,極大地拓展了光阱技術(shù)的應(yīng)用范圍,具有廣闊的應(yīng)用前景。本文基于光阱技術(shù)研究了聚苯乙烯微球、血紅細(xì)胞、球霰石等介觀尺度微粒的光致旋轉(zhuǎn),并實(shí)現(xiàn)了其轉(zhuǎn)速的高分辨率測量。本文內(nèi)容主要分為兩個(gè)部分:首先,利用雙光束失準(zhǔn)法首次實(shí)現(xiàn)了聚苯乙烯微球的光致軌道旋轉(zhuǎn)以及人體血紅細(xì)胞的光致自轉(zhuǎn)和軌道旋轉(zhuǎn),分析了橫向失準(zhǔn)距離對雙光束光阱各參數(shù)的影響;同時(shí),利用自旋角動(dòng)量傳遞法捕獲并旋轉(zhuǎn)球霰石微粒,并通過旋轉(zhuǎn)多普勒法成功實(shí)現(xiàn)了對微粒轉(zhuǎn)速的高分辨率測量。本文的研究內(nèi)容極大地豐富了介觀尺度微粒光致旋轉(zhuǎn)的實(shí)現(xiàn)方式和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,是對原有介觀尺度微粒光致旋轉(zhuǎn)技術(shù)的有效補(bǔ)充,進(jìn)一步推動(dòng)了光致旋轉(zhuǎn)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。本文的研究工作主要包括以下幾個(gè)方面:1、基于射線模型,計(jì)算了雙光束失準(zhǔn)光纖光阱中被捕獲微球所受到的光阱力,并利用Runge-Kutta法對不同失準(zhǔn)條件下微球運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行了仿真。仿真結(jié)果表明,隨著橫向...

【文章頁數(shù)】：115 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1.1單光束光阱捕獲示意圖，其中Fg表示梯度力

光阱為光鑷，是指利用一束高度聚焦的激光度力和散射力兩種，其中梯度力沿光強(qiáng)向指向光束傳播方向。單光束光阱又稱光束的梯度力捕獲微粒，其捕獲示意圖如，形成極大的光強(qiáng)梯度。由于光強(qiáng)梯度受到的梯度力Fg遠(yuǎn)大于散射力Fs，微粒的位置，即光束焦點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)三維捕現(xiàn)方式最簡單的光阱類型，在實(shí)....

圖1.2雙光束光阱捕獲示意圖，其中Fg表示梯度力，F(xiàn)s1和Fs2分別表示兩束捕獲光的散射力

光阱捕獲示意圖，其中Fg表示梯度力，F(xiàn)s1和Fs2分別表示兩束光纖光阱物鏡的光阱系統(tǒng)本身具有體積龐大、工作距離短等固難應(yīng)用于捕獲處于狹縫、深孔等位置的微粒，這在一應(yīng)用。光纖的出現(xiàn)及快速發(fā)展很好地解決了這一問題簡單等優(yōu)點(diǎn)，利用光纖產(chǎn)生的光阱捕獲微粒具有工作簡單、操作靈活等優(yōu)勢，....

圖1.3雙光束光纖光阱系統(tǒng)示意圖，光纖的嚴(yán)格對準(zhǔn)是捕獲的關(guān)鍵[62]

1.3雙光束光纖光阱系統(tǒng)示意圖，光纖的嚴(yán)格對準(zhǔn)是捕獲的E.R.Lyons等人在兩根多模光纖的端面加工錐形透通過調(diào)整兩根光纖的相對功率和端面距離，成功地實(shí)m介質(zhì)微球的捕獲和定位[65]。由于錐形透鏡光纖具光纖組成的光纖光阱系統(tǒng)光阱梯度力較大，這很好地穩(wěn)定性，同時(shí)還在一定程....

圖1.4單光束光纖光阱捕獲示意圖，其中N表示支撐力相對于傳統(tǒng)的光阱技術(shù)，光纖光阱工作距離長、操作靈活，且能夠與微流控

1.3雙光束光纖光阱系統(tǒng)示意圖，光纖的嚴(yán)格對準(zhǔn)是捕獲E.R.Lyons等人在兩根多模光纖的端面加工錐形透通過調(diào)整兩根光纖的相對功率和端面距離，成功地m介質(zhì)微球的捕獲和定位[65]。由于錐形透鏡光纖具光纖組成的光纖光阱系統(tǒng)光阱梯度力較大，這很好穩(wěn)定性，同時(shí)還在一定程度上提....

本文編號：4020883