真空光鑷是一種近幾年來得到很大關(guān)注并正在成為研究熱點(diǎn)的光機(jī)械體系。相較于其它光機(jī)械體系,真空光鑷具有超高位置探測靈敏度,與環(huán)境無機(jī)械接觸,從飛克到納克的可選有效質(zhì)量范圍,額外的旋轉(zhuǎn)自由度和豐富的控制手段等優(yōu)勢(shì)。在精密測量方面,利用真空光鑷可以構(gòu)建仄牛級(jí)的極弱力探測器,亞飛克級(jí)的納米顆粒質(zhì)量探測器,微伽級(jí)的加速度計(jì)等超靈敏探測器。在物理學(xué)研究方面,真空光鑷被用于宏觀量子現(xiàn)象,微觀熱力學(xué),超高速轉(zhuǎn)子,近距力學(xué)現(xiàn)象等的研究。由于真空光鑷的功能化離不開對(duì)光捕獲納米顆粒運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的控制,光動(dòng)量反饋控制,參數(shù)反饋控制,腔冷卻等控制技術(shù)是現(xiàn)階段真空光鑷的研究重點(diǎn)。弄清楚真空光鑷控制方案的物理原理,提高真空光鑷控制的效率與極限,拓展真空光鑷控制的方式與功能,是真空光鑷反饋控制的主要研究方向,也是本論文的研究重點(diǎn)。圍繞該方向,本論文具體的研究內(nèi)容和取得的進(jìn)展包括:1.構(gòu)建了一套基于單光束捕獲的真空光鑷實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。能實(shí)現(xiàn)對(duì)直徑150納米左右二氧化硅小球的真空光捕獲。穩(wěn)定捕獲真空度達(dá)到10-7mbar,顆粒位置探測靈敏度達(dá)到皮米級(jí)別�？梢酝ㄟ^控制光強(qiáng)的方式控制光捕獲納米顆粒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。2.利用道威棱鏡實(shí)現(xiàn)光捕獲... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：119 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１利用光線分析小球在平行光場中的受力圖中ａ、ｂ光線的偏轉(zhuǎn)角相同，但ａ的光??強(qiáng)強(qiáng)于ｂ

０．０?０．５?１．０?１．５?２．０?２．５?３．０?３．５?４．０??Ｄｉａｍｅｔｅｒ?（ｊｉｍ）??圖１．３根據(jù)洛倫茲？米氏理論計(jì)算空氣中微粒Ｚ軸上的最小受力隨著微粒半徑的變化ｌ＾。??當(dāng)最小受力大于零時(shí)，小球無法在Ｚ軸上被捕獲。??８??

?Ｘ－Ｙ梯度力分布??ＩｐｉｉｉＭ?ｍ：：：：ｙ：ｍ?ｈｈｈ??ｌ＿?ＩＩ?Ｙ＿??ＸＸＸ??圖１．２散射力與梯度力在緊聚焦高斯光束束腰位置處不同平面的力場分布，光束沿ｚ軸傳??播。??１．２．３米氏模型??當(dāng)微粒尺度與光波長為同一量級(jí)時(shí)（ａ?？ＡＱ），微粒進(jìn)入米氏散射區(qū)域，此時(shí)??幾何模型和瑞利模型都不能準(zhǔn)確的描述微粒在光場中的受力情況。為了解決在??此尺度范圍內(nèi)的微粒受光力問題，主要使用洛倫茲－米氏散射理論［９５】及以此為基??礎(chǔ)出發(fā)的模型來解決此類問題。目前己經(jīng)有很多針對(duì)此種情況計(jì)算微粒受力的??程序。不過，想要較為準(zhǔn)確的獲得微粒在光場中的受力，需要對(duì)實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)的??光場和微粒的精確建模。??Ｉｎ?ａｉｒ，?ｐｏｗｅｒ?＝?１００?ｍＷ??３０?－?ＮＡ?＝?０．８５?－???ＮＡ?＝?０．９５??２０－?－??—＂Ｋ：鶴?ｕ：．．．．．．．??ｗ＂＇．：…丨丨：??－２。：?ｖｙ?；；??．３０?－?ｖ?Ｖ??０．０?０．５?１．０?１．５?２．０?２．５?３．０?３．５?４．０??Ｄｉａｍｅｔｅｒ?（ｊｉｍ）??圖１．３根據(jù)洛倫茲？米氏理論計(jì)算空氣中微粒Ｚ軸上的最小受力隨著微粒半徑的變化ｌ＾。??當(dāng)最小受力大于零時(shí)，小球無法在Ｚ軸上被捕獲。??８??


本文編號(hào)：3089759