基于几何光学模型计算锥形光纤透镜的光阱力任务书

 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。

论文的主要工作首先是利用透镜对高斯光束的变换矩阵计算透镜出射高斯光束的分布(束腰位置和束腰半径),然后基于几何光学模型计算出射高斯光束对米氏粒子(尺寸远大于波长)的光力。内容包括:1.了解光纤光镊的概念、原理与发展概况;2. 学习高斯光束经过透镜的变换理论3.计算光阱力的几何光学模型;4.基于Matlab编程计算锥形光纤透镜与米氏粒子之间的作用力;5.分析讨论透镜的曲率半径,探针倾角等因素对光力的影响。

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. 了解光纤光镊的概念、原理与发展概况;

  3. 了解高斯光束通过透镜的变换理论,学习光力计算中的几何光学模型;

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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,高斯光束的变换等)。确定仿真计算的方案,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.张克潜,李德杰,微波与光电子学中的电磁理论[M],北京:电子工业出版社,2001,第9章

    3. A.Ashkin, Forces of a single-beam gradient laser trap on a dielectric sphere inthe ray optics regime [J], BiophysicalJournal, 1992,61: 569-582

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