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光学微操纵技术及应用研究

作 者: 窦会庆
导 师: 徐建波
学 校: 山东师范大学
专 业: 光学
关键词: 微操纵 光镊 光阱力 光致旋转
分类号: O439
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
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内容摘要


光学微操纵技术又称光镊,是利用高度聚焦激光微束的动力学效应来捕获和操纵尺度从几十纳米到几十微米的微粒的一种技术。从上世纪七十年代问世以来得到了迅速的发展和广泛的应用。利用光镊可以实现对微粒的亚接触、无损伤捕获,所以光镊在生物医学、物理学、化学乃至食品科学等领域已成为一个重要的研究工具。单纯的激光捕获理论已发展地相对完善,而由激光捕获理论而衍生出的新技术正在成为研究的热点。例如利用光镊和激光光刀形成的精密微加工技术已在实验上得到了验证,利用光致旋转实现的微型转子加工及微机械马达的研究也在逐步展开。随着激光光镊技术与其它技术的不断结合,以激光微束的动力学效应为基础的光镊技术会逐渐成为生命技术、纳米技术等微操纵研究领域的有力工具。围绕光学微操纵技术,全文共分六章:第一章介绍了光学微操纵技术的研究背景、分类、国内外研究现状和研究目的、意义;第二章介绍了激光捕获技术的基本原理,光镊系统的构造并阐述了激光微束形成三维光学势阱及捕获的基本条件;第三章从两种基本模型出发,对微粒在高斯光束中所受的光阱力进行了计算和分析;第四章是本文的核心,分析了光致旋转技术的理论及其应用;第五章从应用的角度出发,介绍了光学微操纵技术在物理学及其它科学领域中的的实际应用优势;第六章对全文进行了总结并对下一步的工作进行了展望。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-7
第一章 绪论  7-13
  1.1 光学微操纵技术的研究背景  7-8
  1.2 光学微操纵技术的分类及国内外研究现状  8-12
  1.3 本文的研究目的和意义  12-13
第二章 光学微操纵技术的原理  13-23
  2.1 光镊的基本原理  13-15
  2.2 光镊系统的基本构造  15-16
  2.3 激光微束形成三维光学势阱及捕获的条件  16-23
第三章 微粒在高斯光束中所受光阱力的计算和分析  23-37
  3.1 米氏粒子所受激光光阱力的数值计算和分  23-32
  3.2 瑞利粒子所受激光光阱力的计算与分析  32-36
  本章小结  36-37
第四章 光致旋转技术研究  37-42
  4.1 光致旋转的理论分析  37-38
  4.2 利用微粒的光致旋转效应测量液体的粘滞系数  38-42
第五章 光学微操纵技术的应用研究  42-46
  5.1 光镊系统在物理学中的应用  42-43
  5.2 光学微操纵系统在其他领域中的应用  43-46
第六章 总结与展望  46-48
参考文献  48-54
攻读硕士学位期间发表的文章  54-55
致谢  55

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 光学 > 应用光学
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