多体系统和复杂微器件的光驱动研究

【摘要】： 光镊技术作为一种全新的微操作手段,已经由于其无接触、无摩擦和无需导线等优点,被广泛应用于生物学、微量化学和微机电系统等多个研究领域。本论文结合国家自然基金重点项目(No.50335050)和863项目(No.2006AA042311)的主要研究内容,对于单光束光镊操纵多目标和复杂形貌微转子的光驱动进行了理论和实验研究,同时还进行了新型的光纤光镊操作系统的初步试验研究。本论文的主要成果如下: 1.针对多个对象系统和微转子的复杂性,基于光的电磁理论给出了矩量模型和时域有限差分模型,并且总结了一整套分析计算步骤。 2.利用矩量模型和时域有限差分模型,结合高斯激光束的传输特性,对万字形微转子在光阱中所受光学力和光学力矩进行理论建模,并利用Matlab进行计算仿真。计算结果和实验符合较好,为微型转子的设计和光学驱动实验的进一步优化提供了理论依据。 3.自行搭建了一套光纤光镊系统,并利用这套系统成功进行了单个微球的捕获实验研究。 多目标复杂系统的光操纵为光镊自动操控设计中一个重要的内容,涉及微粒移动路径的宽度的控制,而微转子的光驱动为MEMS领域中无损伤驱动提供了一种有效手段,本文研究成果为光镊技术和该领域研究工作的深入发展打下了良好的基础。