1、 PDF外文：http:/ 光 电 技 术 学院 毕 业 生 文 献 翻 译 高低折射率微粒混合物的实时交互式光学微操作 学 生 姓 名 ： 彭雍 专 业： 电子科学与技术 班 级： 电科光电子 081 导师姓名 (职称 )： 苏礼坤 （ 副教授 ） 文献提交日期： 20
2、12 年 03 月 01 日 1 高低折射率微粒混合物的实时交互式光学微操作 摘要： 本文论证一种对于胶体的实时交互式光学微操作的方法，胶体中包含两种折射率的微粒，与悬浮介质（ 0n ）相比，分别低于（ 0Lnn ）、高于（ 0Hnn ）悬浮介质的折射率。球形的高低折射率微粒在横平板上被一批捕获激光束生成的约束光势能捕获，捕获激光束的横剖面可以分为 “礼帽形 ”和 “圆环形 ”两种光强剖面。这种应用方法在光学捕获的空间分布和个体几何学方面提供了广泛的可重构性。我们以实验为基础证实了同时捕获又独立操作悬浮于水（ 0 1.33n
3、）中不同尺寸的球形碳酸钠微壳（ 1.2Ln ）和聚苯乙烯微珠（ 1.57Hn ）的独特性质。 1 引言 光带有动量和角动量。伴随于光与物质相互作用的动量转移为我们提供了在介观量级捕获和操作微粒的方法。过去数十年中的巨大发展已经导致了在生物和物理领域常规光学捕获的各种应用以及下一代光学微操作体系的出现1-5。 1970 年，阿斯金 (Ashkin)验证悬浮在水中的透明电介质微球朝着高斯光束光强分布最强的光轴被径向牵引 6。他用相对折射率 m 比 1 大的乳胶微球观察到 该现象（ 0/m n n ， n 和 0n 分别为微粒和悬浮介质的相对折射率）。在朝着较强
4、光强区域的径向牵引下，高折射率微粒由于轴向散射力的作用沿坡印亭矢量的方向加速。另一方面，阿斯金指出，对于水中的气泡（ 1m ）由于光强梯度的原因，径向力的强度分布是相反的；因此，低折射率的微粒沿光束轴心方向被排斥。阿斯金和他的合作者随后证实了将一束高斯光 束牢牢聚焦于一颗高折射率微粒时，轴向力由于光强梯度的原因也产生了，强度足以抵消散射力，从而实现了对微粒的稳定三维约束 7。但是，静态的紧聚焦高斯光束并不对低折射率粒子产生约束能力。 低折射率微观粒子的光捕获需要具有圆环形光强剖面的光束。一种最直接的方法就是在捕获面上应用支持时分复用的、期望得到光束图的高速可偏转镜。在区域圆轨迹上扫
5、描激光束会生成将低折射率粒子限制在其暗圆心的光环8。低折射率粒子也能被聚焦的 TEM01*模激光束形成的光学漩涡捕获 9。光学漩涡已经用于在沿激光轴的两个相邻位置同时捕获高低 折射率球粒 10。低折射率微粒也在两束相干平面波交汇的目镜其焦平面上产生的明干涉条纹边缘处被捕获 11。不过，对大批量的高、低折射率微粒动态的、并行的操作还没有在以上技术中实现。 2 在这里，本文论证一种对高、低折射率微粒混合物的实时的、用户交互式操作的方法，该方法读取二维相图，利用广义相差的方法，使用可编程空间光调制器将二维相图编码成输入光束，以生成在横平板上对混合物微粒有光学限
6、制的符合要求的光强分布。对于球形微粒，可使用具有径向对称性质的捕获光束。在使用横剖面是礼帽形的捕获光束时，高折射率微球在捕获面上 被有效地捕获和操作 12, 13。在另一方面，低折射率微粒被横剖面是圆环形的光束捕获14。经验证，与其他方法不同，广义相差方法很容易地既提供生成对高、低折射率微粒可独立操作的光学势阱的能力，和对两种类型微粒实行实时任意动力学操作的灵活性。这种优秀性能可以使应用于石油、食品和药品加工领域的空气泡中微粒封装和油包水胶状液的加工变得方便。 2 实验 胶体微粒的捕获和操作用图 1 所示的实验装置实现。系统利用连续波（ CW）倍频掺钕钒酸钇（ Nd:Y
7、VO4）激光（ 532nm，光谱物理， Millenia V）泵浦连续波 掺钛蓝宝石（ Ti:S）激光（波长可调谐，光谱物理， 3900s）。掺钛蓝宝石激光器利用内置石英滤光片选择在近红外光谱内 700 到 850纳米长作为工作波长。在此实验中，工作波长被设定为 830nm 。依靠掺钕钒酸钇激光最大 0.5W 的泵浦能量，掺钛蓝宝石激光能提供最大 1.5W 的能量。激光经过扩束校正后，入射到反射式纯相位空间光调制器中。应用平行式向列相液晶（滨松光子技术）的空间光调制器由计算机视频输出控制的视频图像阵列 -分辨率（ 480x480 像素）液晶投影元件编址。 图 1， 同时在捕获面上进行高、低折射率微粒操作的实验装置。入射到空间光调制器中的扩束激光来自可视连续波掺钕钒酸钇激光泵浦的掺钛蓝宝石（ Ti:S）激光。在电
