渦旋光束軌道角動量分析.pdf

1、利用激光的一系列特性來實現(xiàn)對微粒的操縱，尤其是對納米級粒子的捕獲移動等，就是所謂的光鑷技術(shù)。然而，一般的光鑷只能捕獲折射率比周圍介質(zhì)折射率低的微粒，對折射率較大的粒子的捕獲效率則比較低，并且激光功率的增大會導(dǎo)致?lián)p傷活體微粒。而在相同激光功率條件下，聚焦光學(xué)渦旋場所產(chǎn)生的勢阱力比高斯光束產(chǎn)生的勢阱力大，并且聚焦光學(xué)渦旋場還可以通過軌道角動量的傳遞使被捕獲的微粒旋轉(zhuǎn)，因此，近代光學(xué)微操縱逐漸重視起了光渦旋的應(yīng)用。高度聚焦的光學(xué)渦旋場不僅可以

2、束縛微小粒子，還可以通過軌道角動量傳遞時被束縛的粒子發(fā)生轉(zhuǎn)動。
　　本文的研究內(nèi)容包括光渦旋的基本原理，渦旋光束的軌道角動量特性以及利用光渦旋來實現(xiàn)對粒子的捕獲控制三個方面。在闡述光渦旋原理方面上，介紹了產(chǎn)生渦旋光束的幾種方法及其利弊，并且分析了利用渦旋光束如何來捕獲微粒子，即從理論上計算了利用光渦旋捕獲微粒的優(yōu)勢。在介紹渦旋光束的軌道角動量特性一章里，介紹了傳統(tǒng)的拓撲荷為整數(shù)似的光束特性，即當(dāng)產(chǎn)生渦旋光束的儀器是螺旋相位板時，如

3、何輸出最大軌道角動量；另外，本文還介紹了光束拓撲荷為非整數(shù)時光束的特性，即疊加產(chǎn)生此種光束的每種光模式的密度分布及Gouy相位因子的取值情況。在光渦旋應(yīng)用一章里，本文具體從理論上計算了在渦旋光場中，米氏粒子和瑞利粒子的受力情況，從而得出了如何增強捕獲的穩(wěn)定性。
　　本論文共包括五大部分:第一章介紹了光渦旋的研究背景，研究歷史及現(xiàn)狀。第二章介紹了光學(xué)渦旋的基本原理及利用光渦旋捕獲微粒的捕獲時間和捕獲力。第三章系統(tǒng)的闡述了光束的軌道角