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。     

飞秒激光光镊轴向力的计算与分析

光镊已成为捕获和操纵微米尺度粒子和生物细胞的有效手段，而目前常用的光镊光源为连续激光或长脉宽的脉冲光。提出飞秒激光光镊的概念．将飞秒激光序列脉冲视为对连续光的周期抽样，借助于连续光光镊的分析方法，建立了飞秒激光光镊对电介质微粒产生的轴向光学力的理论模型。给出影响捕获微粒的主要因素，指出存在最佳束腰半径和被捕获粒子半径。数值计算结果表明选取合适的飞秒激光脉冲能量、束腰半径、脉冲波长以及微粒与周围媒质的相对折射率．微米尺寸的微粒完全能被飞秒激光稳定捕获。综合考虑被捕获微粒所受的脉冲式光学梯度力、重力和布朗惯性力的作用，讨论了飞秒激光光镊轴向光学梯度力的脉冲式特点及实现稳定捕获的条件。     

激光整形器件在光镊中的应用及进展北大核心CSCD

光镊是一门利用光的动量与物质相互作用产生光势阱效应以实现粒子捕获的重要技术,该技术被广泛应用于纳米或微米级微粒的捕获及操控领域。当今技术和需求的发展对光镊系统的光束变换提出了更高的要求,因此需要对捕获光源的光束进行整形,获得光镊所需的光场分布。以激光光束整形的器件为主线,分别介绍在光镊系统中使用棱镜、衍射光学元件、液晶空间光调制器、数字微镜器件、光纤等光学元件进行捕获光源光束整形的情况。列出了这些器件组成的典型整形光路,以及近年来这些器件在光束整形方面的研究进展。同时还介绍了在捕获光源的整形设计中,上述方法的各自特点及相应的捕获能力。     

T矩阵在光扭矩分析中的应用

在一定条件下经过高数值孔径聚焦后的激光可以捕获微米量级的微粒,这种技术称为光镊。光阱与捕陷粒子间存在角动量传递会产生光扭矩,采用T矩阵方法实现了显微量级光扭矩的测量。仿真结果验证了T矩阵方法的计算高效性,同时分析了光阱参数对光扭矩效率的影响,为光扭矩的实际应用提供了理论依据。微光扭矩的测量具有广阔的应用前景。     

激光双光镊在单分子生物物理中的研究进展

光镊采用聚焦的激光束束缚微米、纳米级的粒子，具有亚皮牛级的力分辨率和亚毫秒级的时间响应，在单分子生物物理中具有广泛的应用。通过化学耦链将生物大分子连接到高分子微球上，光镊可以测量大分子的伸长以及受力，进而研究DNA-蛋白质相互作用、蛋白质折叠及分子马达机械化学性质等动态过程。简要介绍光镊的基本原理和常见的单分子光镊几何构型，并以双光镊为例，介绍如何设计和搭建光镊设备、所涉及的技术原理、稳定性与降噪处理方法以及分辨率测试方法。以国家蛋白质科学研究（上海）设施的双光镊实验装置为例，论述双光镊在单分子生物物理中的应用及进展。最后，对单分子光镊技术的发展前景作出展望。     

光镊技术在单细胞和单分子特性检测中的研究进展

光镊是一种高分辨率的光学操控技术,自诞生以来就广泛应用于生物研究领域,对单细胞和单分子的相关研究起了关键作用.随着近些年对光镊技术的不断改进,一些新方法已经用于单细胞和单分子的研究.综述了近些年光镊在单细胞操控、细胞间相互作用、红细胞力学特性研究领域的最新进展和光镊技术在单分子特性检测中的最新应用成果,以及光镊拉曼技术和光镊结合微流控技术的最新应用实例.最后,分析了光镊目前的发展现状并对光镊技术未来的发展提出了展望分析.     

基于有限远光学系统的光镊设计和调整

光镊可以非接触、无损伤地操纵尺度位于数纳米到数十微米之间的生物细胞、亚细胞、生物大分子以及胶体粒子,已经成为生命科学和胶体化学领域不可缺少的研究工具。根据几何光学,对基于有限远光学系统显微镜的光镊光路进行了分析计算。这类系统由捕获光源、准直透镜、倒置生物显微镜、大数值孔径物镜、成像系统和CCD相机组成,可以在保持物镜后瞳充满度的情况下调整阱位和刚度,具有捕获力大、被捕获的粒子成像清晰等优点,可以很好地满足科研和教学需求。     

利用光学散射探测灰尘粒子

在许多自然现象中，粒子对光的散射作用是很明显的，如：白天的天空是蓝色的；太阳下山时天空是桔黄色的；云和虹霞的出现等，这些都是属于研究气溶胶的学科，科学家们又把这些研究得出的散射理论应用于各种技术领域。利用光学散射形成的仪器有监视大气污染的精密设备和普通的家用烟雾探测器等。光学测量的对象主要是亚微米和超微米的粒子。在颜料生产和药物生产中，光学测量提供颗粒大小统计的信号，对监视超净工作室中过滤系统的性能是至关重要的。这种技术多是基于对粒子整体的光散射进行测量，还可以对单独的粒子进行光学探测和计量，利…     

双光镊测量胶体微粒间相互作用势

分析了两个存在相互作用势的胶体微粒的布朗运动,讨论了通过微粒布朗运动的显微观测来测量胶体微粒间相互作用势的实验方法。将双光镊系统与同步斩光器相结合,建立了相应的测量系统。对1μm直径的聚苯乙烯球悬浮液中两个小球之间的静电相互作用势进行了实验研究。实验结果和DLVO(Derjagin-Landau-Verwey-Overbeek)理论符合较好,为DLVO理论提供了直接的微观实验依据。对决定实验精度和效率的一些实验因素,包括测量过程中光镊的开关切换时间、光镊打开和关闭的持续时间、样品离样品池底面高度和实验测量区间划分精度等进行了具体讨论。所建立的实验装置和方法可用于测量不同类型胶体粒子间的相互作用势,这为深入研究决定分散体系宏观性质的微观基础提供了一种有效的手段。     

应用光镊技术测量液相微区温度

提出了一种利用光镊技术测量液相体系内微区温度的方法,它借助光镊将微小粒子控制在液体中的确定位置处,观测粒子在其中的布朗运动,并由此确定该处的温度。用该方法测量了纯水和一组不同浓度的乙醇水溶液的微区温度,其结果与通常所用测温方法一致,证明了本方法的可行性。进一步分析了该方法的测量精度,得到空间分辨率为10μm×10μm×5μm,时间分辨率有望达到2 s。该方法解决了光镊技术在实际应用中经常需要对体系温度进行微区实时监测的困难。     

全息光镊在生物学研究中的应用

作为一种非侵入式的高精度微操控和力传感工具,光镊已被广泛应用于生命科学领域的研究。全息光镊利用空间光调制器调控光场,可以灵活地产生任意排布的光阱阵列,具有比传统单光镊更高的灵活性,目前已在生物医学领域展现出巨大的应用价值。本文综述了全息光镊的基本原理、全息图算法,以及全息光镊在生物学领域的研究进展,希望可以为全息光镊在生物学中的应用研究提供一定的参考。     

全息光镊-光镊家族中极具活力的成员

光镊技术在分子生物学、胶体科学、实验原子物理等领域中具有极其重要的作用,光镊本身也不断发展并产生许多衍生光镊技术.利用全息元件或空间光调制器(SUM)所形成的全息光镊,在多粒子操控方面的优势,为光镊技术走向实用化、规模工业生产打开了新局面.是目前光镊家族极具活力的成员.简述了全息光镊的原理及典型实验光路.详细介绍了该技术在众多领域的最新应用进展以及潜在的应用.     

阵列光镊的发展

介绍了光镊的原理及近年来发展起来的各种阵列光镊技术,探讨了阵列光镊技术在不同学科领域的应用.     

四象限光电探测器在激光光学系统中的典型应用分析

分析了四象限光电探测器在激光制导、光镊、扫描探针显微镜和空间光通信等激光光学系统中的典型应用。结果表明,四象限光电探测器应用在激光制导中具有高制导精度的优势;应用在光镊系统和扫描探针显微镜中具有纳米级分辨率：应用在空间光通信中具有较高跟踪和定位精度。     

近场光镊技术的研究进展和应用前景

近场光镊是近场光学领域中的新型技术,因其可对纳米尺度微粒直接进行捕获和操纵而受到广泛关注.简述了该技术的原理,详细介绍了近场光镊技术的研究进展及其在众多学科领域中的潜在应用.     

基于近场光学理论光镊的研究进展

近场光镊是基于近场光学理论建立起来的可以对微粒实现稳定捕获和操作的新技术,相较基于单光束梯度力的传统远场光镊,近场光镊克服了光学分辨率衍射极限和热效应等众多因素的限制,可以实现对纳米量级微小粒子的捕获和操控,在物理学、细胞工程、生物医学等领域备受关注.首先阐述了基于倏逝场近场光镊的模型和捕获的基本原理,详述了棱镜全反射光镊、探针型光镊、纳米孔径光镊、聚焦倏逝场光镊、微纳光纤光镊、以及微谐振腔耦合结构型近场光镊的研究进展.最后,重点介绍了光镊在生物医学领域的应用.     

光镊在生物细胞及生物大分子中的应用研究

利用光镊技术研究生物微粒是目前生物领域的一个研究热点,介绍了光镊基本装置及在生物大分子中力的一般标定法,同时系统地归纳了光镊技术在生物细胞和生物大分子上的理论和实验研究成果.主要有细胞的操控、细胞的应变能力和细胞膜弹性方面的实验研究成果;对于生物大分子中的DNA,RNA等方面的实验研究;最后介绍了光镊结合其他技术在生物...     

An optical fiber probe based on multi-optical well particle capture

In this paper, a new method of constructing single-fiber optical tweezers is proposed, which can achieve multi-optical well non-contact capture on the same optical fiber, so as to reduce the difficulty of making single-fiber optical tweezers and enhance the operation function of single-fiber optical tweezers. We use the 650 nm laser source to excite high purity LP11 mode in 980 nm single-mode fiber, which can achieve the multi-optical trap capture effect around the fiber port after simple micro-staggered core fusion treatment for common single-core fiber. Optical fiber ports are fabricated using thermal method to construct special tip structures. Simulation and experimental results show the feasibility of the structure. The excitation and utilization of multi-mode beams in single fiber constitute a new development of single fiber optical trap, enrich the function of single fiber optical tweezers, and make more practical applications in biomedical research possible.     

基于Hough变换处理方法的光镊光阱刚度标定

光阱刚度是描述光镊力学特性的一个重要指标,其标定的精确度直接决定了光镊测力的精确度。研究了一种基于Hough变换处理方法的光阱刚度标定方法。首先,介绍了基于均方位移法利用Hough变换求解位移实现刚度标定的基本原理;然后,搭建了光镊系统,进行了可行性分析。测量结果与传统的CCD相关算法进行了比较,当光的放大倍数为120时,Hough变换处理法标定的光阱刚度平均值为1.604±0.02,CCD相关算法标定的光阱刚度平均值为1.781±0.05,两种方法标定的结果基本相同。研究结果表明,Hough变化处理法具有一定的稳定性和可靠性,是标定光阱刚度可选择的方法之一。