【摘 要】
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轨道角动量(OAM)的发现为光镊的研究开辟了新的道路.但具有OAM的光束在操纵微粒时,由于生物细胞不可能大小形状完全相同,所以当其进行旋转等操作时,粒子运动速度的不均匀会导致粒子之间的间距不可控.针对该问题,首先通过任意曲线塑形技术,并为传统摆线公式附加曲率调控参数提出了一种调控模式丰富的摆线光束,理论分析了该光束的OAM和梯度力,证明了解决上述问题的可能性.最后在实验中实现了粒子在运动过程中的启停,且成功操纵三个粒子进行等间距旋转,实验测得三个微粒在整个旋转过程中间距变化的误差可以维持在纳米级.这项工作
【机 构】
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河南科技大学物理工程学院,河南洛阳471023;河南科技大学化工与制药学院,河南洛阳471023;河南科技大学物理工程学院,河南洛阳471023;中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家
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轨道角动量(OAM)的发现为光镊的研究开辟了新的道路.但具有OAM的光束在操纵微粒时,由于生物细胞不可能大小形状完全相同,所以当其进行旋转等操作时,粒子运动速度的不均匀会导致粒子之间的间距不可控.针对该问题,首先通过任意曲线塑形技术,并为传统摆线公式附加曲率调控参数提出了一种调控模式丰富的摆线光束,理论分析了该光束的OAM和梯度力,证明了解决上述问题的可能性.最后在实验中实现了粒子在运动过程中的启停,且成功操纵三个粒子进行等间距旋转,实验测得三个微粒在整个旋转过程中间距变化的误差可以维持在纳米级.这项工作为未来光捕获和操纵多种微粒在其他领域的应用铺平了道路,特别是在生物科学领域.
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作为新型结构光束的一类,全庞加莱球光束因其横截面上自旋角动量和轨道角动量发生耦合,近年来在自由空间光通信领域内受到广泛关注.然而,传输信道中的大气湍流将产生诸如光束扩展、漂移、光强闪烁等严重影响,进而限制光通信系统性能.结合随机相位屏,对具有“C”型偏振奇点的全庞加莱球光束、\'\'V“型偏振奇点的柱矢量光束和均匀偏振的标量涡旋光束在湍流大气中的传播进行大量的数值模拟.归一化光强相关系数和模式纯度被用于研究杂合庞加莱球表面不同位置处表征的全庞加莱球的稳定性.结果 表明,相较于具有相似偏振拓扑荷和光
涡旋光是一种携带轨道角动量的空间结构光束,照射到旋转的平板物体表面时频率会发生移动,这一现象被称为光学旋转多普勒效应,通过测量光束频移可获得平板物体的旋转速率.频移受光束入射条件的影响,通过揭示入射条件影响规律,可实现任意入射条件下的旋转物体转速测量.首先,建立了速度投影模型,分析了光学旋转多普勒效应的产生机理.其次,通过理论推导得出了涡旋光任意入射条件下的旋转多普勒频移分布规律,并提出了提取物体旋转频率的理论方法.最后,搭建了旋转多普勒效应的实验装置,采用拓扑荷数为±18的叠加态拉盖尔-高斯光束在四种不
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红外光谱成像系统、光场成像系统、光学显微系统、偏振干涉成像系统、复眼成像系统、环带式全景光学系统、多尺度成像系统及头戴式增强显示系统等光学系统中,通常需要中继光学系统来实现光路衔接、配瞳、偏转等.研究了现有中继光学系统结构,介绍了光阑前置即具有实入曈的像方远心离轴三反光学系统的设计方法及自由曲面的描述方法,完成了满足设计参数的具有实入瞳的远心中继光学系统仿真设计,系统各镜采用XY多项式描述的自由曲面离轴三反光学系统结构.CODEV仿真设计结果表明,在工作谱段0.4～5.0 μm、焦距400 mm、F数3、
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