无衍射光束在光学微操纵中的应用

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光镊作为一种研究手段,最初是是利用强聚焦的激光与纳米或微米量级的物体的相互作用对物体进行有效的束缚、操纵的一种方式。而在Ashkin和朱棣文等人的开创性工作后,光镊的理论研究和应用研究就有了蓬勃发展,随着空间光调制器(SLM)的发展与成熟,人们越来越多的应用SLM的波前变换功能来方便又简单地实现各种形式的光镊,比如二维阵列、三维分布、光学涡旋、光学瓶子等。而无衍射光束的研究最早起始于成像学、测量学和信号传递方面的应用需求,在近些年来也被应用于光学微操纵领域,并有一些革新性的应用潜力,本文将探讨最近几年来引人关注的一类具有奇妙的“自加速”性质的光束在光学微操纵中的应用。   在第一章中,我们简要介绍了光镊发展的历史,其应用和光学捕获力的几种理论模型。   在第二章中,我们介绍了无衍射光束的数学基础及数种具有代表性的无衍射光束,而近年来热点的“自加速”无衍射光束也在这里被简要概述。我们还着重分析了无衍射光束的“自治愈”性质,这是它们在光学微操纵领域能有革新性应用的关键性质。   第三章,我们概述了基于傅立叶变换的Debye-Wlolf矢量衍射理论,这种基于快速傅立叶变换的算法远快于直接积分数值计算,从而大大减少了计算量和节省计算时间。用这种算法,具有自加速性质的一种无衍射光束-Airy光束的紧聚焦焦场被数值模拟给出。   第四章中,通过空间光调制器实验上产生出二维的Airy光束,并利用倒置显微镜获得了Airy光束的紧聚焦场,实验上实现了实验上实现了紧聚焦的Airy光束对多个微粒的光学捕捉。   第五章对本文进行总结。
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