论文部分内容阅读
洛伦兹-高斯类光束由于具有特殊的传输特性,能在特定平面内聚焦在粒子和细胞上产生辐射力,在各类粒子、生物细胞等的捕获及操控等方面具有明显优势和发展前景。本文从理论和实验两个方面研究了基于洛伦兹-高斯类光束的微粒捕获与操控。首先,本文介绍了涡旋洛伦兹-高斯光束经傍轴ABCD光学系统的轨道角动量密度分布情况,拓扑荷为1的涡旋洛伦兹-高斯光束非傍轴传输的轨道角动量密度分布情况,以及任意涡旋洛伦兹-高斯光束非傍轴传输的轨道角动量的计算方法和模拟呈现。然后,通过数值模拟的方法分析洛伦兹-高斯光束对瑞利粒子的捕获情况,以及洛伦兹-厄米-高斯光束对瑞利粒子的捕获情况。最后,基于用Thorlabs透镜套管和笼式组件建立的OTKB/m光镊系统,实现了对直径为10μm左右的酵母菌细胞,直径为8μm左右的玻璃微珠以及直径为4μm左右的聚苯乙烯微球的捕获与操控。同时,在实验的基础上,本文还简要分析了干扰粒子和细胞捕获的若干因素,为扩展光镊系统在生物物理交叉学科的应用前景提供了指导意见。