超连续谱激光光阱的初步研究

【摘要】：光阱是一种以光的力学效应原理对微小微粒进行光学微操控的工具,有着非接触无损伤操控微粒的优势,在生物科学、物理学等领域中有十分广泛的应用。光阱系统的光源是光阱成功捕获和操控微粒的核心部分。不同于以往光阱系统,本文采用超连续谱激光作为光阱系统的捕获光源进行微球捕获和操控,探究谱宽对光阱力场的影响。论文首先介绍了光阱的基本概念、分类以及国内外超连续谱光阱的发展概况,并对实验室所用超连续谱激光器的性能进行了测试。其次,搭建了超连续谱单光束光阱系统,进行了超连续谱捕获和操控聚苯乙烯小球的实验,证明了超连续谱单光束光阱系统的可行性。采用热运动分析法测量了超连续谱单光束光阱刚度,实验研究了谱宽对光阱刚度的影响。目前的实验结果表明:(1)光源的谱宽越宽,单光束光阱系统的光阱刚度值越大;(2)低功率条件下,超连续谱光阱其捕获能力强于单频光阱。最后,以超连续谱激光器作为捕获光源,首次提出并搭建了超连续谱双光束光纤光阱实验系统,实现了聚苯乙烯微球的捕获和操控。证实了双光纤光阱采用超连续谱激光作为捕获光源的可行性。采用移动光纤法和功率变化法进行了精确控制微球位置的实验,验证了微球移动距离与捕获光束功率之间的线性关系。采用热运动分析法测得捕获光束功率为28mW时超连续谱双光束光纤光阱刚度达到1.4×10~(-6)N/m,高于单频光阱在相同实验条件下的光阱刚度。