锥形单光纤光镊与小微粒间光力的计算任务书

 2021-09-13 10:09

1. 毕业设计(论文)主要内容:

光镊是一种利用激光与物质相互作用时产生的光力来捕获、操纵微小粒子的一种装置,广泛应用于生物学、医学、物理学等各个领域。基于光纤的光镊系统制作简单,操作灵活,是光镊领域的一个研究热点。而锥形探针则是光纤光镊的核心结构,它决定着光纤出射光的分布形态(例如产生非衍射的贝塞尔光)因而对粒子的捕获产生严重的影响。锥形探针可以当成一个角锥透镜,因此捕获光透过锥形探针的传播也可以看成角锥透镜对光的衍射,从而可以利用衍射原理来计算锥形探针的出射光场,由此就容易进一步计算出探针与小粒子的作用力。

论文首先应利用角锥透镜的衍射效应计算出锥形探针的出射场,然后结合Maxwell应力张量计算粒子的受力。主要内容包括:1.了解光纤光镊的原理、发展概况;2.角锥透镜衍射场的计算,讨论衍射场的性质;3.了解计算小粒子受力的偶极子模型;4.计算锥形探针与小粒子的相互作用力,分析锥角对粒子受力的影响。

2. 毕业设计(论文)主要任务及要求

(1) 查阅不少于15篇文献资料,其中近5年的英文文献不少于3篇,完成开题报告。

(2) 了解光纤光镊的原理、发展概况以及光力计算所需的偶极子模型;

(3) 计算角锥透镜的衍射场,探讨衍射场的性质随锥角的变化;

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3. 毕业设计(论文)完成任务的计划与安排

第1~3周:查阅相关文献资料,明确研究内容,了解研究所需背景知识(如光纤光镊的原理、发展概况,偶极子模型)。确定方案,完成开题报告

第4~13周:完成任务书中的各项任务;

第14~15周:完成并修改毕业论文;

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4. 主要参考文献

1.李银妹,姚焜,光镊技术[M],北京:科学出版社,2015

2. S.K. Mohanty, K. S. Mohanty, and M. W. Berns, Organization of microscale objectsusing a microfabricated optical fiber [J], Optics Letters,2008,33(18):2155-2157.

3. V. Jarutis, R. Paskauskas, A. Stabinis, Focusing ofLaguerre–Gaussian beams by axicon [J], Optics Communications, 2000,184:105–112

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