光致旋轉是在光阱技術的基礎上發(fā)展起來的微納米尺度微粒角向操控技術,它將特殊光場所攜帶的角動量傳遞到被捕獲的微粒,并產(chǎn)生力矩的作用,從而實現(xiàn)對微粒的旋轉控制。光致旋轉在光阱技術原有的三維操控的基礎上,增加了對微粒角向維度的操控,極大地拓展了光阱技術的應用范圍,具有廣闊的應用前景。本文基于光阱技術研究了聚苯乙烯微球、血紅細胞、球霰石等介觀尺度微粒的光致旋轉,并實現(xiàn)了其轉速的高分辨率測量。本文內(nèi)容主要分為兩個部分:首先,利用雙光束失準法首次實現(xiàn)了聚苯乙烯微球的光致軌道旋轉以及人體血紅細胞的光致自轉和軌道旋轉,分析了橫向失準距離對雙光束光阱各參數(shù)的影響;同時,利用自旋角動量傳遞法捕獲并旋轉球霰石微粒,并通過旋轉多普勒法成功實現(xiàn)了對微粒轉速的高分辨率測量。本文的研究內(nèi)容極大地豐富了介觀尺度微粒光致旋轉的實現(xiàn)方式和實驗現(xiàn)象,是對原有介觀尺度微粒光致旋轉技術的有效補充,進一步推動了光致旋轉技術的發(fā)展與應用。本文的研究工作主要包括以下幾個方面:1、基于射線模型,計算了雙光束失準光纖光阱中被捕獲微球所受到的光阱力,并利用Runge-Kutta法對不同失準條件下微球運動軌跡進行了仿真。仿真結果表明,隨著橫向...

【文章頁數(shù)】：115 頁

【學位級別】：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，形成極大的光強梯度。由于光強梯度受到的梯度力Fg遠大于散射力Fs，微粒的位置，即光束焦點，從而實現(xiàn)三維捕現(xiàn)方式最簡單的光阱類型，在實....

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用于捕獲處于狹縫、深孔等位置的微粒，這在一應用。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，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，光纖的嚴格對準是捕獲的關鍵[62]

1.3雙光束光纖光阱系統(tǒng)示意圖，光纖的嚴格對準是捕獲的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m介質微球的捕獲和定位[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，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，光纖的嚴格對準是捕獲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，同時還在一定程度上提....

本文編號：4020883