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单轴晶体微粒光致旋转的理论和实验研究

窦红星  
【摘要】:近年来光致旋转技术已经成为激光物理学的一个研究热点。利用光镊来研究光致旋转的方法得到了人们的广泛关注,其优点在于光镊对微粒的无机械接触的捕获和悬浮的功能,避免了微粒与样品池底面或其他微粒的接触。光致旋转可实现对双折射晶体微粒的角向操纵,这是在光镊对微粒的三维操作基础上又增加了一维角向的操纵,作为一种新兴的光学微操作技术,光致旋转对微操纵的应用具有重要意义。本课题主要是研究单轴晶体微粒的光致旋转,其研究内容如下: 首先,从理论上对光镊技术原理及光致旋转技术原理进行了概述,阐述了光镊技术与光致旋转技术的发展与研究现状,以及实现光致旋转的几种方法和应用,并进一步介绍了光镊和光致旋转技术在生物学、医学等领域的应用。 其次,从入射光束的椭圆度、单轴晶体微粒的半径及单轴晶体微粒的厚度三个方面分析了其对单轴晶体微粒旋转角速度的影响,并通过MATLAB程序对上述各因素进行了数值仿真及理论分析,为下一步进行实验测量提供了初步的理论依据。 最后,对光镊实验仪器的参数进行设定,通过实验对影响单轴晶体微粒光致旋转的因素进行了分析,给出了不同半径的单轴晶体微粒与其旋转角速度的关系曲线图,并将实验曲线图和理论模拟图相比较,分析了实验中可能出现的误差原因。


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