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相似文献
 共查询到18条相似文献,搜索用时 125 毫秒
1.
张志刚  刘丰瑞  张青川  程腾  伍小平 《物理学报》2014,63(2):28701-028701
光镊技术被广泛应用于捕获和操纵微纳米尺寸颗粒,主要包括捕获水中透明性颗粒和空气中吸光性颗粒两种类型.本文用激光束照射毛玻璃散射片,透射光经透镜会聚后在透镜的像平面附近产生了主观散斑场.该散斑场为空间分布,包含大量的亮斑和暗斑.大量由亮斑包围的暗斑如同一个个空间能量陷阱,被用来捕获大量的吸光性墨粉颗粒,被捕获颗粒的尺寸约2—8μm,密度约1—2 g/cm3.采用红外显微镜拍摄到空间散斑场捕获颗粒的红外像,红外图像显示被捕获颗粒吸光后温度升高,证实了空间散斑场捕获吸光性颗粒的机理为光泳力原理.  相似文献   

2.
胡耿军  李静  龙潜  陶陶  张恭轩  伍小平 《物理学报》2011,60(3):30301-030301
本文采用三维时域有限差分法(FDTD)和Maxwell应力张量法建立了单光镊在焦点附近俘获球形微粒的光阱力模型,采用基于球矢量波函数(VSWF)的五阶高斯光源作为仿真光源,得到了准确的光场传播.讨论了光源的波长、束腰、偏振态和微球的半径、折射率对光阱力的影响,分析了在单光镊俘获微球时,邻近微球对光阱力的影响.特别研究了光源的偏振态对微球所受光阱力的作用效果,仿真结果表明圆偏振光比线偏振光对微球的俘获力更大;被光镊稳定俘获的微球,会受到邻近微球干扰,失去平衡状态,改变光源的偏振态可以改变微球的受力状态. 关键词: 光镊 光阱力 介质微球 时域有限差分法(FDTD)  相似文献   

3.
王玥  梁言生  严绍辉  曹志良  蔡亚楠  张艳  姚保利  雷铭 《物理学报》2018,67(13):138701-138701
传统的光镊技术使用单个物镜同时进行光学捕获与显微成像,使得捕获与成像区域被限制在物镜焦平面附近,无法同时观察到沿光轴方向(即Z向)捕获的多个微粒.本文提出一种轴平面(XZ平面)GerchbergSaxton迭代算法来产生沿轴向分布的多光阱阵列,将轴平面成像技术与光镊结合,实现了沿轴向对二氧化硅微球的多光阱同时捕获与实时观测.通过视频分析法测量了多个二氧化硅微球在轴向光镊阵列中的布朗运动,并标定了光阱刚度.本文提出的轴向多光阱微粒捕获与实时观测技术为光学微操纵提供了一个新的观测视角和操纵方法,为生物医学、物理学等相关领域研究提供了一种新的技术手段.  相似文献   

4.
安莎  彭彤  周兴  韩国霞  黄张翔  于湘华  蔡亚楠  姚保利  张鹏 《物理学报》2017,66(1):10702-010702
光学俘获技术利用光与物质相互作用产生的光势阱效应来实现对微粒的操控,已经成功应用于生物医学、材料科学等交叉领域.在对微粒进行三维俘获时,传统的宽场光学显微技术只能观测到某一平面内微粒的横向运动,对微粒沿轴向运动的观测受到很大限制.本文将轴平面显微成像技术引入光学微粒操控研究中,利用45?倾斜的反射镜把微粒的轴向运动信息转换到横向平面进行观测,与传统宽场显微成像技术相结合,实现了对二氧化硅小球俘获过程横向和轴向运动的同步观测.该成像方法无需扫描和数据重构,具有实时快速等优点,在新型光束光镊、厚样品三维观测和成像等领域具有潜在的应用价值.  相似文献   

5.
聚焦光场俘获微球的FDTD分析   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
基于动量守恒原理,采用2维时域有限差分方法(2D FDTD)建立了激光场对微米量级微球的作用力模型,讨论了入射高斯光场的波长、束腰半径、微球的折射率和半径等对聚焦光场俘获力的影响.结果表明:位于聚焦光场中特定位置的微球可被俘获,当离轴距离增加,俘获力减小.微球所受到的俘获力与微球的折射率有关,当小于环境折射率时(如汽泡),不能形成俘获,而被推离光场.模拟结果与其他文献中报道的实验结果一致. 关键词: 光镊 俘获力 时域差分有限方法(FDTD) 动量守恒  相似文献   

6.
光捕获和光操控是一种通过光镊、倏逝波、光泳或光热等对微纳尺度颗粒、生物大分子和细胞等微小物体进行非接触、无损伤捕获和操控的方法和技术.详细归纳和总结了国际上在光捕获和光操控方面的研究进展和最新动态,分析了其今后的研究发展方向.  相似文献   

7.
为了给高帧频红外成像导引头半实物仿真提供高帧频、宽光谱、大动态范围的红外场景,利用切变聚合物网络液晶(SPNLC)电光调制机理制作了反射式电寻址SPNLC空间光调制器.通过LabView编写控制程序,利用计算机并口数据寄存器和控制寄存器为译码放大电路提供写入信号,驱动SPNLC盒各像素,实现红外图像的显示.实验得到厚度为13 μm的反射式电寻址红外SPNLC空间光调制器,当入射辐射的黑体温度为300℃,驱动电压为60 V时,测得样机所显示的几幅长波红外图像(8 μm~12 μm) 的帧频为100 Hz,输出最大温差大于15℃.  相似文献   

8.
任洪亮 《物理学报》2013,62(10):100701-100701
光镊是研究单分子生物物理特性的独特工具, 因而光镊设备的研发是一个极为重要的课题. 本文根据矩阵光学, 对基于有限远共轭显微镜的光镊操控光路进行计算, 得出了阱位径向操控和轴向操控方程, 并分析了光束调控系统、 共焦系统后置透镜和耦合透镜安装位置误差及物镜轴向位置调整对光镊阱位径向及轴向操控精度的影响. 计算结果显示, 当物镜初级像面和耦合透镜像方焦面完全重合, 光束调控系统和耦合透镜的距离误差对阱位径向和轴向操控精度没有影响. 光镊系统元器件定位不准时, 基于无限远共轭显微镜光镊的阱位径向操控误差和轴向操控误差都小于基于有限远共轭显微镜光镊的阱位径向操控误差和轴向操控误差. 当光镊耦合透镜定位误差控制在小于10 mm时, 基于有限远共轭显微镜光镊的径向和轴向操控误差分别小于5.9%和11.4%, 有限远共轭显微镜仍然存在改造为光镊的价值.本文理论为基于有限远共轭显微镜的光镊设计、改造和操控提供理论和实验指导. 关键词: 光镊 光学设计 矩阵 误差  相似文献   

9.
激光对含偏心核球形粒子的辐射俘获力   总被引:2,自引:0,他引:2       下载免费PDF全文
韩国霞  韩一平 《物理学报》2009,58(9):6167-6173
利用偏心球形粒子对任意角度入射有形波束散射的理论,从广义米理论出发,根据电磁场的动量守恒及麦克斯韦张量,推导了任意入射波束对偏心球形粒子辐射俘获力的级数表达式,并以高斯波束为例,就离轴入射有吸收偏心球形粒子时的辐射俘获力进行了数值模拟,讨论了束腰半径、吸收系数、内核的相对大小及位置对俘获情况的影响. 关键词: 广义米理论 偏心球 辐射俘获力 光镊  相似文献   

10.
韩一平  杜云刚  张华永 《物理学报》2006,55(9):4557-4562
从广义米理论出发,将入射高斯波束用矢量球谐函数展开.根据对电磁场动量的讨论,得出了高斯波束对多层球形粒子的辐射俘获力的表示式,并就单高斯波束对在轴双层有吸收粒子受到的辐射俘获力进行了数值模拟,讨论了束腰半径、吸收系数、内外层相对厚度对俘获情况的影响. 关键词: 辐射俘获力 多层球形粒子 光镊 高斯波束  相似文献   

11.
We develop a pair of tapered-tip single fiber optical tweezers, and study its multi-trapping characteristic. The finite difference time domain method is employed to simulate the trapping force characteristic of this pair of single fiber optical tweezers, and the results show that the number of trapped particles depends on the refractive index and the size of the particles. The trapping force of this pair of tapered-tip single fiber optical tweezers is calibrated by the experimental method, and the experimental results are consistent with the theoretical calculation results. The multi-trapping capability realized by the tapered-tip single fiber optical tweezers will be practical and useful for applications in biomedical research fields.  相似文献   

12.
宁效龙  王志章  裴春莹  尹亚玲 《物理学报》2018,67(1):18701-018701
提出了一种基于非线性ZnSe晶体产生的空心光束与光泳力的大尺寸粒子二维囚禁与一维导引、三维囚禁方案.理论上分析并计算了单个非线性ZnSe晶体产生的空心光束内粒子受到的横向与纵向光泳力,纵向光泳力的大小同粒子尺寸与光束尺寸比例的四次方成正比,与空心光束功率成正比,方向与光束传播方向一致.粒子尺寸与空心光束尺寸越接近时,横向光泳力的大小越大.结果表明该光泳力可以实现对大尺寸粒子的二维囚禁,同时可对粒子进行长距离(米量级)一维定向导引;理论上分析并计算了基于双非线性ZnSe晶体产生的局域空心光束内粒子所受横向与纵向光泳力情况,光泳力与系统参数的依赖关系与单个非线性晶体产生的空心光束中的粒子受力情况类似,不同的是该条件下纵向光泳力指向光束中心.结果表明该局域空心光束可以实现大尺寸粒子的三维有效囚禁.基于非线性ZnSe晶体产生的空心光束或者局域空心光束可以作为大尺寸粒子非接触式有效操控的工具,在现代光学以及生物医学中有潜在的应用.  相似文献   

13.
H Cai  AW Poon 《Optics letters》2012,37(14):3000-3002
We demonstrate planar optical tweezers using the evanescent field of a silicon nitride tapered-waveguide junction between a singlemode waveguide and a multimode waveguide. Our experiments show that the junction embedded in a fluidic channel holds up to one and two polystyrene particles of sizes of 2.2 μm and 1 μm, respectively. The trapped particles are successively substituted by the incoming particles. Our experiments and numerical modeling reveal that the junction particle trapping depends on particle size and number.  相似文献   

14.
We show that dual line optical tweezers provides a convenient and dynamically reconfigurable approach for trapping and transport of low refractive index microscopic particles. By varying the spacing between the two line tweezers, particles of varying sizes could be trapped. Further, simultaneous rotation of the dual line tweezers could be used for controlled rotation of the trapped low-index particles. The transverse trapping force and the efficiency of the trap measured along the direction perpendicular to the line tweezers are in very good agreement with the theoretically estimated value. PACS 07.60.-j; 87.80.Cc; 87.80.Fe  相似文献   

15.
一种用于细胞操作的单光纤光镊研究   总被引:2,自引:2,他引:0  
采用一种抛物线形光纤针作为基本器件,设计制作了单光纤光镊系统.用时域有限差分(Finite Difference Time Domain,FDTD)的方法仿真了抛物线型光纤探针的出射场,并在稳态场下通过对麦克斯韦应力张量积分求出不同介质球半径和折射率情况下,介质球受到的横向和纵向光作用力.实验中此单光纤光镊系统实现了对水中酵母细胞的空间捕获,并且结合两个抛物线形光纤针实现了酵母细胞在两个光势阱中的转移交接.这种单光纤光镊系统结构简单、紧凑,操纵灵活,便于调整.可以适应更多的生物细胞和生物分子的光微操作需求.  相似文献   

16.
We report on double-beam optical tweezers that undergo previously unknown phase-transition-like behavior resulting in the formation of more optical traps than the number of beams used to create them. We classify the optical force fields which produce multiple traps for a double-beam system including the critical behavior. This effect is demonstrated experimentally in orthogonally polarized (noninterfering) dual-beam optical tweezers for a silica particle of 2.32 μm diameter. Phase transitions of multiple beam trapping systems have implications for hopping rates between traps and detection of forces between biomolecules using dual-beam optical tweezers. It is an example of a novel dynamic system with multiple states where force fields undergo a series of sign inversions as a function of parameters such as size and beam separation.  相似文献   

17.
Optical tweezers, a simple and robust implementation of optical micromanipulation technologies, have become a standard tool in biological, medical and physics research laboratories. Recently, with the utilization of holographic beam shaping techniques, more sophisticated trapping configurations have been realized to overcome current challenges in applications. Holographically generated higher‐order light modes, for example, can induce highly structured and ordered three‐dimensional optical potential landscapes with promising applications in optically guided assembly, transfer of orbital angular momentum, or acceleration of particles along defined trajectories. The non‐diffracting property of particular light modes enables the optical manipulation in multiple planes or the creation of axially extended particle structures. Alongside with these concepts which rely on direct interaction of the light field with particles, two promising adjacent approaches tackle fundamental limitations by utilizing non‐optical forces which are, however, induced by optical light fields. Optoelectronic tweezers take advantage of dielectrophoretic forces for adaptive and flexible, massively parallel trapping. Photophoretic trapping makes use of thermal forces and by this means is perfectly suited for trapping absorbing particles. Hence the possibility to tailor light fields holographically, combined with the complementary dielectrophoretic and photophoretic trapping provides a holistic approach to the majority of optical micromanipulation scenarios.  相似文献   

18.
We demonstrate three-dimensional trapping of micrometer-diameter silica particles, partially coated with silver, within conventional optical tweezers. Although metallic particles are usually repelled from the beam focus by the scattering force, we show that transparent spheres partially coated with silver can be trapped with efficiencies comparable with dielectric particles. The trapping characteristics of these particles are examined as a function of metallic coverage, and the application of these particles to surface-enhanced resonance Raman scattering is investigated.  相似文献   

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