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粒子在多种特殊光场中的受力分析

作　者: 李杰
导　师: 徐建波
学　校: 山东师范大学
专　业: 光学
关键词: 光镊捕获热损伤微操纵
分类号: O439
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

光镊是在光的辐射压原理上建立的,然而他的实际应用确是在激光诞生以后才得以实现的。由于光镊的发明,许多研究中人们可以从被动的观察转而主动的操控。光镊具有选择个体、精确定位、可实现对生物活体样品无损伤、非接触操纵,并且光镊产生的力在皮牛顿量级,正适合生物细胞、亚细胞层次结构的研究,配以高精度纳米量级的位移测量系统,现在光镊的应用不仅停留在微操纵上,其应用已拓展到精确测定细胞及分子水平的作用力及运动步幅上.但是随着对光镊研究的深入,传统光镊捕获粒子的局限性逐步显现出来。例如,高聚焦区附近的粒子由于热吸收而可能受到光学热损伤。而飞秒激光光镊作用于被捕获微粒上的光学梯度力是脉冲式的,只有在飞秒激光脉冲持续时间内,微粒才受光学梯度力束缚.飞秒激光作用于生物组织时几乎不伤及周围区域,这对于在较低激光能量条件下对生物细胞进行捕获与操纵,避免或减小对捕获细胞的热损伤是非常重要的。本论文共分为五部分:第一章介绍了光镊技术产生的背景、发展、光镊技术的研究现状以及本文的研究目的和意义。第二章介绍了光镊的原理、二维光学势阱以及激光微束的三维光学势阱。第三章对米氏粒子和瑞利粒子所受的激光光阱力进行了数值计算,根据计算结果分析了微粒所受光阱力与主要仪器参数的关系。第四章对微粒在飞秒激光中所受轴向和横向力进行了理论分析,并推导出粒子在飞秒激光中能够实现光捕获的条件。第五章简要介绍了粒子在光学涡旋中的受力分析。第六章对全文进行了总结。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
第一章绪论  8-13
  1.1 光镊技术产生的背景及发展  8-10
  1.2 光镊技术的国内外研究现状  10-12
  1.3 本文的研究目的  12-13
第二章光镊基本原理概述  13-20
  2.1 光镊的原理  13-17
  2.2 二维光学势阱  17
  2.3 激光微束的三维光学势阱  17-20
第三章高斯光束中光阱力的计算与分析  20-27
  3.1 米氏粒子在高斯光束中所受光阱力的计算和分析  20-23
  3.2 瑞利粒子在高斯光束中所受光阱力的计算与分析  23-27
第四章飞秒激光光阱力的计算与分析  27-34
  4.1 飞秒激光光镊轴向光学力的理论分析  27-30
  4.2 飞秒激光光镊横向光学力的理论分析  30-32
  4.3 飞秒激光光镊和连续高斯光束光场中激光光镊的区别  32-34
第五章粒子在空心光束中的受力分析  34-39
  5.1 空心光束的产生  34-36
  5.2 米氏粒子在空心光束中的受力分析  36-39
第六章全文总结  39-40
参考文献  40-43
攻读硕士学位期间发表的文章  43-44
致谢  44

粒子在多种特殊光场中的受力分析

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