光镊模型的矢量衍射矩阵化方法与应用研究

光镊是生物物理以及生物工程领域的一种重要工具,光镊模型及其求解是目前的一个研究重点。根据矢量散射的基本原理和米氏散射作用,提出了一种将矢量衍射方程矩阵化的方法,该方法把经过透镜汇聚的入射光束进行平面波分解,结合米氏散射公式与旋转变换,然后导出了散射光场的矩阵形式,最后将该矩阵应用于模拟计算米氏散射的光场。此方法不限制光束的波长,不但简化了运算难度,也获得了与无散射情况下的矢量衍射计算、有散射情况下的瑞利近似计算各自相同的结果。本文的研究方法可应用于具有一定大小粒子的散射计算,为进一步控制光镊行为提供了依据。     

光机电

我国纳米光镊技术获重大进展中国科技大学研制成功的“纳米光镊系统”,通过了专家鉴定。“纳米光镊系统”装置可在三维空间实现对细胞和生物大分子的复杂组合操控,它标志着我国纳米光镊技术获重大进展。专家认为,该系统各项技术指标达到了国际先进水平,是具有我国自主知识产权的科研成果。“纳米光镊系统”装置复杂、技术要求高、高新技术密集、综合性强,它涉及光学、机械、生物、计算机和图像分析等多学科技术。“纳米光镊系统”成功地实现了纳米精度的光镊系统集成,位移测量达到亚纳米精度,测力分辨率达到飞牛顿量级,时间分辨率达到0.1m s…     

光镊成像系统的设计与实现

为满足现代光镊需要对捕获粒子进行高质量成像及特征参数分析的要求,设计并实现了一套光镊的成像系统,并对该系统硬件部分和软件部分进行了研究。首先,搭建了光镊系统,该系统主要由两部分组成,即粒子捕获系统和粒子成像系统。随后,基于电控精密三维平移台和可调焦成像物镜实现了捕获细胞的高质量成像;并基于OpenCV数据库开发了细胞特征参数分析系统,获得了任意感兴趣区域的捕获细胞数量、位置、形状及圆度等参数。最后,实现了酵母菌细胞成像和特征参数的分析和测试。实验结果表明:可准确实现细胞成像及特征参数分析,细胞位置精度达到1个CCD像素宽度,圆度分析精度达到0.01。基本满足了现代光镊对捕获粒子高质量成像及分析的要求,解决了捕获区域细胞粘连的难题,为进一步实现粒子力学特性研究提供了坚实基础。     

光学超晶格中涡旋光的产生与调控

携带轨道角动量的光束,又称为涡旋光,因其新奇的相位分布和物理特性,在光学微操控、超分辨成像、高容量光通信和量子信息技术等领域有重要的应用.涡旋光应用于不同场景需要不同的频率,使用基于准相位匹配原理的光学超晶格作为非线性转换晶体,是获得新频率光源的重要手段.涡旋光与介质的非线性相互作用,不仅要考虑常规的能量守恒和线性动量守恒,还需要关注轨道角动量的守恒问题.本文综述了光学超晶格中涡旋光产生和调控方面的研究进展.通过倍频、和频、三倍频和参量下转换等非线性频率转换过程,可以高效的将涡旋光的工作波长拓展到蓝紫直至中红外波段;通过光学超晶格倒格矢的精密设计,可以灵活调控涡旋光非线性频率转换过程中的轨道角动量转移等.基于非线性全息思想设计非线性光子晶体,可以在频率转换的同时调控光场的波前、相位和振幅等物理参量,从而实现涡旋光束的非线性产生;伴随着超晶格制备技术的突破,调控的维度也从二维拓展至三维.光学超晶格中涡旋光产生和调控的研究,可以加深对轨道角动量这一重要物理守恒量的理解,以及推动相关应用研究的进展.     

光折变晶体的光衍射机制研究

本文研究了光折变晶体的自衍射光斑,它是入射光束及其在晶体后表面的反射光束与由晶体缺陷所致散射光的简并四波混频过程,其锥角由位相匹配条件△K=0确定,并可用Ewald球作图法解出.实验和理论分析表明上述反射光束对光折变的自衍射光产生是有作用的.     

光集成的研究及应用

光集成是二十世纪七十年代发展起来的一门新兴学科,它是以光学、微波、激光、和微电子学的理论为基础,运用微加工技术,实现对光集成器件的研究.光集成是全光通讯、全光计算机等技术领域中必不可少的组成部分,是未来光子时代的先驱,本文介绍了光集成的概念及其研究和应用情况.     

结构光三维视觉测量关键技术的研究

结构光作为一种主动式、非接触的三维视觉测量新技术,在逆向工程、质量检测、数字化建模等领域具有无可比拟的优势。为提高结构光视觉测量的精度、自动化程度,在一些关键技术上提出了有效的方法;并设计了基于标志点的数据拼接技术和移动式结构光三维视觉测量系统,扩大了结构光系统的测量范围;最后介绍了测量点云数据后期处理方面的研究成果。     

钌(Ⅱ)多吡啶配合物作为DNA分子光开关研究进展(英文)

阐述八面体钌(Ⅱ)多吡啶配合物的光物理和光化学性质.当钌(Ⅱ)多吡啶配合物与DNA作用时,配合物的荧光会发生显著变化,使其能够作为DNA的敏感探针.介绍八面体多吡啶钌(Ⅱ)配合物在DNA结构探针、DNA分子光开关及DNA序列选择断裂试剂等生物无机化学领域的研究进展.评述单核及双核钌(Ⅱ)多吡啶配合物作为DNA分子光开关方面的研究前景与方法,对深入研究新型高效的DNA分子光开关提出建议和看法.     

LiNbO_3:Fe晶体全息写入中的光感应光散射

研究了两种典型的光束几何配置下 ,Li Nb O3:Fe晶体的光感应光散射。实验表明 ,晶体散射图样的几何结构相同 ,强度分布和偏振状态不同。在双光束作用下 ,以双光束为公共母线、以其交点为顶点形成四个散射光锥 ,各向异性散射出现在 c轴方向。入射光束偏振平面平行于光轴时比垂直于光轴时更易产生光感应光散射。讨论了光生伏打电流以及衍射效率与入射光的角度关系对光感应光散射空间分布和时间特性的影响。结果表明 ,光感应光散射不仅与光生伏打电流的方向有关 ,而且还受初始散射光分布及衍射效率随光束夹角变化的影响     

光在双层双折射系统中的传播过程

目的研究正入射条件下光在双层双折射系统中的传播规律.方法利用该双层系统,光束每经过一次交接面,反射光和透射光的数目将是入射光束数目的两倍, 用矩阵方式给出了其精确的传输过程.结果与结论光在该系统中的多次反射与透射,光束的数目成几何级数增加,为研究该系统的干涉图样并进一步研究法布里-珀罗干涉仪打下基础.     

倒置离焦望远镜导光系统传输特性分析

利用透镜光束传输规律和光束质量因子M2的定义,阐述倒置望远镜导光系统在超重超大工件高功率激光加工中的传输特性,以及光束质量、光束参数、导光系统参数在加工范围内对稳定加工质量的影响,并对有效焦深给出一个更合理的解释.     

激光光动力学治疗癌症的新进展

激光医疗技术在某些医疗领域中发挥着无可比拟的作用,其中使用激光光动力学治疗肿瘤是现代肿瘤微创或无创领域的最新进展.介绍了光动力学疗法(PDT)的历史,定义、机理、光敏剂、光源和光动力学疗法用于癌症治疗的必要性及其意义.在皮肤癌治疗中的应用,并对其发展趋势作了展望.     

生物制氢技术的发展及应用前景

介绍了生物制氢技术的几个基本方法.生物制氢技术作为一种可再生能源生产技术,主要包括暗发酵、光发酵、光解水和光暗发酵耦合生物制氢4种方法,菌种选育、工艺形式、工艺调控以及暗光发酵的耦合方式对高效、持续和稳定产氢至关重要.对生物制氢技术近年的发展及现状进行了总结,并结合生物制氢领域存在的问题,展望了其发展前景.     

蒙特卡罗方法模拟生物组织中光的分布

用蒙特卡罗方法模拟了准直激光束垂直入射于生物组织的过程,分析了光子在生物组织中的运动轨迹、光学参数对能量分布的影响、吸收能量密度和光能流率随组织厚度和半径的变化情况、组织表面径向和角向分辨的漫反射率的变化情况,并利用卷积模拟了高斯光束与平圆光束在生物组织中的传输。结果表明: 准直光束入射组织时,能量主要集中在中央束轴附近;g因子增大,光子前向运动增强;吸收系数μa增大,光子数的分布沿纵向和径向会同时减小;光能流率与吸收能量密度相比变化平滑;高斯光束的能量分布比平圆光束集中,变化迅速,中心位置处吸收能量密度大。     

基于光控取向技术的液晶光阀系统

近年来,光控取向已成为主流的液晶取向技术.液晶光阀可以根据外界的调制信号,如电信号或光信号的变化,使液晶分子获得特定的排列分布,实现对入射光波的强度、偏振、位相和波前等控制,从而达到对光束的多功能调控.基于光控取向原理的光调制,设计出一种TFT-TNLCD写入单元和偶氮染料SD1取向转印读出单元组合的液晶光阀系统,并成功实现了对液晶光阀读出单元的高对比度强度调制.利用液晶分层理论分析并制备了液晶光阀系统中的读写单元,对实验的应用化具有指导意义.     

数字光处理显示技术的应用及发展

数字光处理显示技术提供了全数字投影显示,在清晰度、亮度、对比度和色彩还原方面提供了高质量的图像.介绍了数字光处理系统及工作原理,讨论了数字光处理显示系统技术特点及优势,展示了该显示技术的发展前景.     

光泵THz激光器进展及其应用前景

阐述了太赫兹辐射产生的各种方法及其特点,分析了国内外光泵太赫兹激光器的发展及研究现状,指出在实际应用中光泵太赫兹激光器具有效率高、覆盖频率宽、输出功率高等优点,是目前可实用化的THz激光辐射源.另外,还介绍了光泵太赫兹激光器在成像、探测、医疗诊断等领域的实际应用及其广阔的前景.     

磁流体的光特性及其在光纤领域中的应用

针对磁流体在光纤领域的应用及其发展,本文综述了有关磁流体的成分组成、应用、特点和国内外的研究进展等。对磁流体的可调谐折射率、热透镜效应、光透射特性、双折射性、磁致色散特性等相关光学特性进行总结,并介绍了磁流体在光纤磁场传感器、可调谐磁流体光栅、可调谐光滤波器、光开关、光纤调制器、可调谐偏振光分束器等不同光器件中的应用,同时,分析了近年来国内外学者在光纤领域的研究进展。研究结果表明,虽然光纤磁场传感器凭借优良的性能,在航空航天、土木工程、石油化工、电力行业等领域具有重要作用,但随着光纤传感器的发展,光纤传感器应克服多参数交叉敏感性,其高灵敏度和微型化需要更为严格的封装技术,而且通过各种封装技术光纤传感器可以满足不同环境的应用要求。磁流体光特性的研究在光通信和传感技术等领域具有越来越重要的作用。     

LiNbO3:Fe晶体全息写入中的光感应光散射

研究了两种典型的光束几何配置下,ＬｉＮｂＯ３：Ｆｅ晶体的光感应光散射。实验表明,晶体散射图样的几何结构相同,强度分布和偏振状态不。在双光束作用下,以双光束为公共母线、以其交点为顶点形成四个散射光锥,各向异性散射出现在ｃ轴方向。入射光束偏振平面平行于光轴时比垂直于光轴时更易产生光感应光散射。讨论了光生伏打电流以及衍射效率所入射光的角度关系对光感应光散射空间分布和时间特性的影响。结果表明,光感应光散射     

虚拟牛顿环光参量测试仪

虚拟仪器在测试测量领域、自动控制和工业控制领域有着广泛的应用.本文以虚拟牛顿环光参量的测量为例,介绍了虚拟仪器在物理实验中的具体应用.