基于數(shù)字光學(xué)相位共軛的新型光鑷技術(shù)研究.pdf

1、光鑷通過聚焦激光束產(chǎn)生的梯度光場來俘陷、移動微小顆粒，如電解質(zhì)球、病毒、細(xì)菌、生物體、細(xì)胞、微小金屬顆粒，甚至DNA序列，在生物、醫(yī)學(xué)、物理、化學(xué)、材料等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)光鑷需要采用精密顯微鏡與精密三維運(yùn)動平臺，裝備復(fù)雜，且不方便同時產(chǎn)生多個光鑷，無法開展復(fù)雜操控。
　　本論文提出了一種基于數(shù)字光學(xué)相位共軛原理的新型光鑷系統(tǒng)，其核心思想是利用一束單模光纖組成的錐形光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)雜光學(xué)波前的分解和精密重建。在上述錐形光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)

2、的細(xì)端，單模光纖緊密靠近、相互耦合，而在其粗端，單模光纖充分遠(yuǎn)離、相互隔離。當(dāng)一個復(fù)雜光學(xué)波前入射到錐形光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的細(xì)端時，它被引導(dǎo)到粗端，并分解為單模光纖中的基模;利用空間光調(diào)制器，并借助微透鏡的聚焦耦合，可以在粗端的單模光纖中產(chǎn)生上述基模的相位共軛光波，由于光路的可逆性，這些相位共軛光波反向傳播，原路返回，恢復(fù)出原始復(fù)雜光學(xué)波前。論文從模式匹配理論出發(fā)，解析分析了上述數(shù)字光學(xué)相位共軛光波重建機(jī)理，同時采用FDTD方法對基于數(shù)字光學(xué)相

3、位共軛的光鑷系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)值仿真模擬。研究表明，基于數(shù)字光學(xué)相位共軛的光鑷系統(tǒng)，可以達(dá)到衍射極限聚焦分辨率，而且可以同時實(shí)現(xiàn)多個光點(diǎn)的精密聚焦。
　　本論文提出的基于數(shù)字光學(xué)相位共軛原理的新型光鑷系統(tǒng)，相比于傳統(tǒng)型光鑷系統(tǒng)，不存在傳統(tǒng)光學(xué)透鏡像差。而且通過空間光調(diào)制器可以同時產(chǎn)生多個光鑷，并實(shí)時精密數(shù)控每個光鑷的位置，不需要精密馬達(dá)，結(jié)構(gòu)更加簡單，功能更加強(qiáng)大，不僅可以替代傳統(tǒng)光鑷，而且可以開展DNA手術(shù)、基團(tuán)組裝等傳統(tǒng)光鑷很難實(shí)現(xiàn)