晶体微粒光旋转频率受其厚度影响的实验分析

为优化双折射晶体微粒的旋转频率,基于光致旋转技术对晶体微粒在偏振光自旋角动量作用下的转动进行了理论分析,通过给定参数模拟了石英(SiO2)晶体微粒旋转频率与其厚度和激光有效功率的变化关系曲线.依此优化了光致旋转的实验装置,并在此装置上对不同厚度的石英晶体微粒的旋转频率进行了测量.结果表明,微粒的旋转频率与微粒厚度呈现周期性曲线变化关系,并且旋转频率与有效激光功率成正比,实验测得石英晶体微粒的最高旋转频率为9.2Hz,与理论模拟结果基本吻合.该结论为光驱动微机械马达实现技术的进一步深入研究提供了基础理论和技术保障.     

光致旋转中晶体微粒厚度对旋转频率的影响

从理论上讨论了双折射晶体微粒与圆偏振光束作用的基本过程,建立了由于光束自旋角动量向双折射晶体微粒的转移所引起的旋转现象的物理模型。为提高晶体微粒的旋转频率,从理论和实验两方面对CaCO3和SiO2晶体微粒的厚度与其旋转频率的关系进行了详细分析。基于MATLAB软件分别模拟出双折射晶体微粒的厚度与其旋转频率的正弦关系曲线,并通过实验测得相应的晶体旋转频率数据进行验证。结果表明,在有效激光功率为10 mW的条件下CaCO3和SiO2双折射晶体微粒的最大旋转频率分别为1.7 Hz和1.5 Hz。该结果可用于光致旋转在微机械设计中转子厚度的选择和其旋转频率的最优化控制。     

改进Friese光致旋转理论的模拟及实验分析

为验证改进Friese光致旋转理论的合理性和可靠度,搭建了实时、快速测量单轴双折射样品粒子转动情况的光镊实验平台。捕获激光微束首先被聚光镜收集,经二向色镜和成像透镜后被四象限探测器接受,四象限探测器的信号变化反映了微观物体在囚禁光阱的运动情况,然后使用数据采集卡采集四象限探测器的信号,最后通过信号和图像处理分析得到样品粒子的运动情况,并把实验结果与理论分析对比。结果表明,改进Friese理论的模拟曲线与测得的实验数据更相符。该激光光镊系统可用于驱动微纳机械装置、测量微纳系统的力学参数以及组装生物器件等。     

双折射晶体微粒光致旋转受其半径影响分析

利用双折射晶体微粒在具有自旋角动量的光束作用下可产生围绕自身光轴旋转的特性,在光镊实验平台上实现了双折射晶体微粒的光致旋转。为了提高晶体微粒的旋转频率,从理论和实验上对双折射晶体微粒的旋转频率受其半径的影响进行了分析。用MATLAB模拟出CaCO3晶体微粒和SiO2晶体微粒的旋转频率与其半径的三次方成反比的关系曲线,并测得相应的实验关系曲线,其结果与理论分析相吻合。在相同的激光功率下,CaCO3晶体微粒的最高旋转频率可达15.1 Hz,SiO2晶体微粒的最高旋转频率可达11.4 Hz。该结论可用于光致旋转在实际应用中晶体微粒大小的选择和其旋转频率的优化控制。     

晶体微粒光致旋转的角速度受其厚度影响分析

从理论上分析了光束自旋角动量使晶体微粒光致旋转的原理。基于MATLAB模拟了不同激光功率下晶体微粒的厚度与其旋转角速度的变化关系,并给出了同一激光功率下不同厚度的晶体微粒获得最大旋转角速度时的理论数据。该结果对实验中如何有效地提高晶体微粒的旋转角速度有一定的指导意义。     

光阱中的CaCO3晶体微粒的光致旋转

从理论上分析了偏振光束与双折射晶体粒子的相互作用过程，讨论了由于光束自旋角动量向晶体粒子的传递所导致的光致旋转效应的原理，并在纳米光镊装置上利用线偏振He-Ne激光器(633nm，10mW)形成了光镊光阱，利用1／4波片来改变光镊光束的偏振状态，在不同的椭圆偏振状态下实现了直径约为几微米的CaCO晶体微粒的捕获和光致转动。同时利用CCD相机和四像限探测器(QD)测量了粒子光致旋转的转动频率，研究了粒子的旋转频率随激光功率的变化关系。结合实验结果从理论上详细讨论了粒子自身的性质，如厚度、半径和晶体粒子的光轴取向等因素对粒子光致旋转转动速度与激光功率关系的影响。     

利用具有自旋角动量的光束实现微粒的旋转

从理论上分析了偏振光束与双折射晶体粒子的相互作用过程,讨论了由于光束自旋角动量向晶体粒子的传递所导致的光致旋转效应的原理,通过MATLAB仿真分析,研究了粒子的旋转频率随激光功率的变化关系,得出粒子转动频率与激光功率成正比.利用光镊装置,采用波长为632.8 nm的He-Ne激光器,在不同的激光功率下实现对不同半径双折射粒子的旋转,测量了光致旋转的转动频率,最高转速可达5 r/s,并得出了不同粒子的旋转频率随激光功率的变化关系,实验结果和理论分析基本一致.分析了产生误差的原因,其中载波片底面的摩擦影响最大.     

入射光椭圆度对晶体微粒旋转角速度的影响

光致旋转技术在微机械和微生物等领域的应用越来越广泛。利用光束自旋角动量可以导致晶体微粒光致旋转的机理,从理论上分析了入射光椭圆度对晶体微粒旋转角速度的影响。通过MATLAB对不同激光功率下,光束的椭圆度与晶体微粒旋转角速度的关系进行数值模拟。结果表明:在实际对晶体微粒光致旋转操作中,晶体微粒能否旋转起来取决于光束椭圆度与微粒厚度之间的关系;在同一激光功率下,光束椭圆度与晶体微粒旋转角速度呈正旋曲线变化。因此,通过调节光束的椭圆度和较高的激光功率可以提高晶体微粒的旋转角速度。该结论对光驱动微机械马达的优化设计有一定的指导意义。     

利用具有自旋角动量的光束实现微粒的旋转

从理论上分析了偏振光束与双折射晶体粒子的相互作用过程,讨论了由于光束自旋角动量向晶体粒子的传递所导致的光致旋转效应的原理.研究了粒子的旋转频率随激光功率的变化关系,讨论了粒子自身的性质,如厚度、半径和晶体粒子的光轴取向等因素对粒子光致旋转转动速度与激光功率关系的影响.     

聚焦场自旋-轨道角动量相互作用的研究进展北大核心CSCD

光同时具有自旋和轨道角动量属性,它们分别与光的偏振和相位分布相关。在傍轴条件下,光的自旋和轨道角动量在自由空间传输过程中是相互独立且各自守恒的。而在非傍轴条件下,如紧聚焦或者散射光场中,光的自旋与轨道角动量之间会发生相互耦合和转化。其中,紧聚焦场中自旋与轨道角动量的相互作用由于广泛涉及光学捕获、显微和探测等应用领域,近年来受到广泛关注。综述了紧聚焦场中自旋、轨道角动量理论计算方法,自旋-轨道角动量相互作用与入射结构光场的关系以及最新的相关应用研究进展。     

液晶在光隔离技术中的应用研究

利用手性液晶的Bragg选择反射特性,理论分析了液晶在光隔离技术中的应用可能性.实验结果证实,液晶光隔离器对单色光具有较好的光隔离特性(光隔离度＝13dB)和较高的正向透过率(插入损耗＝1dB),在大口径光隔离器的制造上具有重要的应用价值.