光镊光阱力计算方法的研究

介绍了一种光镊光阱力的计算方法，并对微粒在已知参数条件下所受的光阱力进行了仿真，深入分析了光阱力和与之相关的光束束腰半径、相对折射率、激光功率等系统参数的关系，对不同参数条件下的光阱力进行了讨论，从而验证了系统参数对光阱力的重要影响，此外还对电磁学模型的光阱力计算进行了阐述。     

光镊对血红细胞横向光阱力的研究

在强聚焦激光光场中,以射线光学(ray-optics)计算模型为基础,对几何尺寸远大于光波长的米氏球状粒子所受激光微束横向(沿y轴方向)光阱力进行了计算。并且在给定参数条件下,进行了数值仿真,根据仿真结果,讨论了光束束腰半径、激光波长与光阱品质特性的关系。并对血红细胞进行了实验研究,得出了横向光阱力与微粒中心偏离光轴距离的关系曲线,实验结果和理论相一致。     

基于MATLAB的单光阱光镊中光阱力的分析

在几何光学近似下,对米氏球状粒子所受轴向光阱力进行了数值计算。仿真结果给出了轴向稳定捕获区域和光阱力与光镊系统主要参数的关系。分析表明,激光束束腰半径越小,势阱越深;相对折射率、激光波长、功率等参数对光阱力也有一定影响。数值仿真为实验中参数的选择提供了依据。     

环形光对光阱有效捕获力的提高

定义了光阱的有效捕获力 ,然后在几何光学范围内计算了环形光束形成的光阱———空心光阱的有效捕获力 ,并把空心光阱与实心光阱产生的光阱有效捕获力作了比较。数值计算结果得到空心光阱的有效捕获力大大提高 ,光阱的稳定性也随之提高 ;而且空心光阱对捕获对象的热损伤效应相应减小。     

光镊光阱力计算方法的研究

介绍了一种光镊光阱力的计算方法,并对微粒在已知参数条件下所受的光阱力进行了仿真,深入分析了光阱力和与之相关的光束束腰半径、相对折射率、激光功率等系统参数的关系,对不同参数条件下的光阱力进行了讨论,从而验证了系统参数对光阱力的重要影响,此外还对电磁学模型的光阱力计算进行了阐述。     

粒子的轴向位移对光阱力学参数标定的影响

作为力探针的光阱有两个重要参数，在垂直光束轴的横向上的刚度和逃逸力。对它们的标定精度直接影响到光阱测力的精度。利用信息熵方法，研究了基于流体力学法标定的光阱刚度和光阱逃逸力。结果表明，光阱中的小球在不同横向速度的水流作用下，不仅有横向位移，而且有不同的轴向位移，即所标定的光阱刚度不是同一水平面的光阱刚度，而是一定轴向范围内的平均横向刚度。这是流体力学法标定光阱横向刚度的主要误差来源之一。在逃逸速度下小球从光阱中沿轴向向上逃逸，所以这样测得“代表光阱的捕获能力的参数——光阱逃逸力”只是在轴向逃逸的临界条件下的横向光阱力（等待此时的横向粘滞力），小于最大横向阱力。     

径向偏振光的研究及检测方法

径向偏振光具有轴对称的偏振光结构,在经过高数值孔径的透镜汇聚以后有很强的纵向梯度电场且具有超越衍射极限的能力,光波的电磁场强度越大,处于这种光波之中的物质能量越高。采用偏振光轴向检测片产生径向偏振光,并通过偏振光检测装置对径向偏振光进行质量检测。结果发现,利用该种方法产生的偏振光具有轴对称性高、各个点沿径向偏振光强均匀分布。     

单光束光镊横向光阱力的计算与仿真分析

在非均匀光场中,本文基于几何光学原理,以射线光学计算模型为基础,对几何尺寸远大于光波长的米氏球状粒子所受激光微束横向（沿Y轴方向）光阱力进行了计算。并且在给定参数条件下,进行了数值仿真,根据仿真结果,讨论了光束束腰半径、相对折射率、激光波长及功率光镊系统中的主要参数与光阱品质特性的关系。     

基于T矩阵的光压加速度计的光阱力研究

光压加速度计作为新型悬浮类加速度计,对惯性微球所受光阱力的理论研究提出了更高的要求。对单轴双光束光压加速度计的工作原理进行了分析,并采用T矩阵方法对光压加速度计中的惯性微球在任意一轴所受到的光阱力进行数值模拟,比较了在不同主要参数下的光阱力捕获效率的差异,最后对光压加速度计的灵敏度进行了优化分析,得出了10-7 g/μm加速度的测量灵敏度。理论分析和模拟计算表明,T矩阵的方法可以实现快速和较为精确的光阱力的仿真与计算;同时,基于单轴双光束的光压加速度计方案可以得到较高的测量精度。     

激光微束对球状介质粒子光阱力的计算与仿真分析

基于几何光学原理,以射线光学计算模型为基础,对几何尺寸远大于光波长的米氏球状粒子所受轴向光阱力进行了计算。在给定参量条件下,进行了数值仿真,并根据仿真结果,讨论了光束束腰半径、相对折射率、激光波长及功率等系统主要参量与光阱品质特性的关系。这些参量都是由显微镜和其他一些光学部件的特性所决定的。针对不同介质粒子合理选择上述参量,以得到较大光阱力和光阱刚度。这些仿真结果为各仪器参量的选择提供了理论依据。     

激光光学系统设计中球差对像方束腰的影响

文章主要针对激光光学系统设计中存在的球差对高斯光束像方束腰半径的影响进行了详细的讨论,并给出了具体关系。同时以曲线的形式分析了当物方束腰的位置和光学系统焦距变化时,由球差引起的像方束腰半径变化量也随之改变。最后通过激光羽烟衰减测试系统中聚光光学系统的设计实例说明了球差对高斯光束像方束腰的影响。     

径向偏振光束经三角形点阵列板衍射的偏振奇点

根据夫琅禾费衍射积分公式推导出径向偏振光束通过三角形点阵列板(TMP)衍射后的传输表达式,通过理论计算模拟并进行实验验证,得到衍射场光强分布图,衍射场光强成周期性排列。并用复Stokes场来分析径向偏振光束衍射场偏振奇点的变化规律。结果表明,衍射场的光强分布随着三角形点阵列板N值的改变而改变,偏振奇点的数目随着三角形点阵列板的N值的增大而增多。另外,光束参数(波长和光束束宽)、传输距离和三角形点阵列板的参数(三角板边长)均对偏振奇点的位置产生影响。改变三角形点阵列板的N值,伴随有偏振奇点的产生和湮灭现象。     

连续相位滤波器缩小径向偏振光束焦斑

基于矢量衍射理论,计算了径向偏振光束在焦点处光强分布。在径向偏振光束的聚焦过程中,焦斑大小主要取决于视场边缘的光线。根据这一特点,设计了以视场角正切值为自变量的连续型相位滤波函数。利用非线性规化算法,以缩小焦平面上横向宽度为目标,在不同的斯特尔比的约束条件下,优化得到一组相位滤波参数。计算结果表明,径向偏振光束通过此种相位滤波器再聚焦后,在保持相同斯特尔比的条件下,可获得更小的聚焦光斑。     

矢量偏振光束产生新方法

为了解决现有矢量偏振光束(VPB)产生装置结构复杂、成本高等问题,提出了利用一种由多个线型偏振器件构成的同心圆环装置即显偏器(PAF)产生矢量偏振光束的新方法。基于显偏器的特殊结构特点,由LED光源输出的自然光束经显偏器,可产生角向偏振光束(APB),再经两个快轴成45°角的半波片可将角向偏振光束转换成径向偏振光束(RPB)。采用此方法获得的矢量偏振光束经线偏振片验证其光强分布情况,研究发现所得结果与已发表的实验结果相符,验证了该方法的有效性和实用性。     

星间光通信中球差和彗差对信号光远场特性的影响

星间光通信中,波前畸变是影响信号光远场特性的主要因素。分析了球差和彗差对信号光远场分布、天线接收光功率的影响,引入了畸变衰减因子,给出了畸变衰减因子与波前畸变均方根(RMS)值的关系。理论分析和数值仿真结果表明,球差和彗差畸变越大,对天线接收功率的影响越大。在天线对准的条件下,当彗差和球差畸变均方根值分别约为0.120λ和0.135λ时,天线的接收功率为无畸变时的1/2。彗差对天线接收功率的影响主要是峰值移动造成的,球差对天线接收功率的影响主要是次峰的增强造成的。