锥形透镜光纤光镊中微粒位置对其受力影响的实验研究任务书

 2021-11-20 11:11

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、医学、物理学等各个领域。光镊的种类有多种，例如基于倒置生物显微镜式的传统光镊、光纤光镊、全息光镊等。锥形光纤透镜就是光纤光镊的一种形式，指的是在光纤端面通过研磨和抛光技术制备出一个半球形、高数值孔径的微透镜结构。这种结构的光纤中，出射光经过端面透镜聚焦后可以形成很强的聚焦场，能够对置于其中的微粒产生很强的光力，将微粒捕获在焦点附近，从而实现对微粒的操控。光力的测量是研究光镊技术的最重要环节，捕获力的大小也是评价光镊性能的重要指标。以往对光镊力的测量多采用流体力学法测量其最大捕获力，实际上这种方法也可用来测量其捕获力曲线（即捕获力随粒子位置的变化曲线），以此来研究粒子位置变化对其受力的影响。

论文的主要工作是利用流体动力学方法（静态法和动态法）测量透镜式光纤光镊的捕获力随微粒（如酵母菌）位置的变化曲线。内容包括：1.了解光纤光镊的概念、原理与发展概况；2. 学习捕获力的测量方法，如流体力学法（静态法和动态法）、功率谱方法；3.测量不同粒子位置下，沿纵向和横向上光镊捕获力的大小；4.根据测量结果讨论粒子位置对受力的影响，探讨测量误差的来源。

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. 了解光纤光镊的概念、原理与发展概况，熟悉实验系统构成，并制定实验方案；

  3. 了解捕获力的测量方法；

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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（光纤光镊的概念、原理与发展概况、力的测量方法、实验系统构成等）。确定技术方案，完成开题报告。

    第4~12周：完成任务书中的各项任务；

    第13~15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. E. R. Lyons and G. J.Sonek, Confinement and bistability in a tapered hemispherically lensed optical fibertrap[J], Appl. Phys.Lett.,1995,66(13):1584-1586

    3. Zhaohui Hu, Jia Wang, Jinwen Liang, Experimental measurement and analysisof the optical trapping force acting on a yeast cell with a lensed opticalfiber probe[J], Optics Laser Technology, 2007, 39: 475-480

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