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《中国石油大学(华东)》 2016年
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贝塞尔波束对微粒的光捕获研究

吕建阳  
【摘要】:肇启于1986年的光镊技术,以其非接触式捕获、无机械力损伤、微纳量级操控等众多优异特性为各国研究者所关注,现已然被广泛地应用于生物医学、物理学、材料学、化学等许多领域。随着新型光场的出现,拥有无衍射、自愈合等特性的贝塞尔波束成为近几年光镊技术研究中的热点,其对微粒的捕获仍然有待于进一步的分析计算。鉴于此,本文对不同偏振的贝塞尔波束对微粒的光捕获特性进行了研究,对负向牵引力的影响因素进行了初步探索。基于广义洛伦兹-米理论,论文首先利用积分区域近似方法推导并计算出线偏振贝塞尔波束的波束因子,结合动量守恒及角动量守恒研究了线偏振贝塞尔波束对偏心球形微粒的光捕获力及捕获力矩,分析其对微粒的光捕获特性,计算分析了微粒大小、折射率等参量及光场参量对捕获力及捕获力矩的影响;进而考虑偏振的影响,将矢量衍射理论与广义洛伦兹-米理论结合,由Wolf-Richards积分求解出不同偏振柱矢量贝塞尔波束经过高数值孔径透镜聚焦后光场的波束因子,模拟计算了微粒参数及偏振、半锥角等参量对轴向光捕获力的影响,初步探索了柱矢量波束对微粒的负向牵引力的影响因素和实现条件。本文研究结果可以为相应的光捕获实验提供一定的理论依据,对于进一步掌握贝塞尔波束的光捕获特性、探索光学牵引力的实现条件和其潜在的应用价值具有一定的借鉴和指导意义,为进一步研究负向牵引力奠定了基础。
【学位授予单位】:中国石油大学(华东)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TN24

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