【摘要】：強(qiáng)聚焦的激光光束能形成捕獲微粒的三維勢(shì)阱,這種三維勢(shì)阱稱之為光鑷。光鑷不但可以無(wú)接觸式的操控微小物體,而且具有強(qiáng)大的兼容性。我們可以耦合不同的結(jié)構(gòu)光束進(jìn)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(gè)平面中同時(shí)捕獲多個(gè)粒子;空心光束能減少能量熱損傷的同時(shí)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(dòng)量帶動(dòng)微粒旋轉(zhuǎn);在本學(xué)位論文中,我們研究不同結(jié)構(gòu)光束其聚焦特性和對(duì)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(guò)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(zhǎng)度的變化對(duì)焦場(chǎng)處微粒的捕獲情況。研究結(jié)果表明:數(shù)值孔徑與相干長(zhǎng)度對(duì)其軸向輻射力影響明顯,數(shù)值孔徑變大使光斑變小,同時(shí)產(chǎn)生很強(qiáng)的梯度力,而相干長(zhǎng)度的減少會(huì)使得聚焦光斑在軸向生成一個(gè)均勻光針,由于光針在軸向的均勻性,會(huì)導(dǎo)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(guò)緊聚焦后光場(chǎng)和輻射力變化。研究發(fā)現(xiàn):在大數(shù)值孔徑聚焦的過(guò)程中,可以對(duì)聚苯乙烯小球進(jìn)行穩(wěn)定地三維捕獲。此外還發(fā)現(xiàn)通過(guò)選取合適的相干長(zhǎng)度,得到超長(zhǎng)的光針和暗道。通過(guò)光針和暗道對(duì)光學(xué)捕獲的仿真,發(fā)現(xiàn)無(wú)論是光針還是暗道理論上都是不太可能對(duì)微粒進(jìn)行光學(xué)捕獲的。3.實(shí)驗(yàn)上,我們實(shí)現(xiàn)渦旋光束對(duì)微氣泡的捕獲,比較了渦旋光束中不同拓?fù)浜蓴?shù)和功率對(duì)橫向捕獲力的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:拓?fù)浜蓴?shù)越小,橫向剛度系數(shù)越大,低拓?fù)浜蓴?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(xué)位授予單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN24

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

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

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本文編號(hào)：2690360