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利用波导近场输送微粒的模拟与分析开题报告

 2021-03-07 04:03  

1. 研究目的与意义(文献综述)

1.1目的及意义

近年来,各种光纤结构,例如光纤亚波长线、锥体光纤等,被用于倏逝场微小粒子操纵,从而使微小粒子的捕获效率得到了进一步提高,空间灵活性也更强。本文主要对各种基于倏逝场的微小粒子操纵结构的特点进行了分析和对比,阐述了各种结构的捕获能力和驱动效率。处于倏逝场中的微小粒子会受到辐射压力的作用而朝着倏逝场的传播方向运动,基于此原理的微小粒子驱动技术可用于介质颗粒、胶体颗粒、生物细胞等微小粒子的捕获和驱动。

由于倏逝场光学微操作系统不会受到物镜焦深和激光光斑尺寸的限制,因此它比自由空间系统的优越性更强,而波导形成的光学力可以应用于长距离驱动,其仅仅受限于系统的散射和吸收损耗。综述了基于倏逝场微小粒子驱动技术的最新进展,包括广域倏逝场微操纵、平面波导结构的倏逝场微操纵和先纤结构的倏逝场微操纵,并对其进行了比较,分析了它们的捕获能力、驱动效率、结构特点等问题,以及未来的发展趋势。

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2. 研究的基本内容与方案

研究内容及其目标

2.1.1 光镊技术

光具有能量和动量,经典光学主要是以电磁辐射本身为研究对象,而近代光学的发展则是以光与物质相互作用为重要的研究内容。20世纪60年代激光的发明,为人们研究光与物质相互作用提供了一种崭新的光源,其中高简并度的激光束使得光镊技术得以问世。[39-40]光镊技术是光的力学效应的典型实例,它直观充分的展现了光具有动量这一基本属性。光镊技术的发明不仅丰富和推进了光学领域的发展,也为光学与其他多学科的交叉融合架起了一座桥梁,彰显出了它独特而不可替代的作用。

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3. 研究计划与安排

4. 参考文献(12篇以上)

[1] p zhang, y hu, t li, et al.. nonparaxial mathieu and weber accelerating beams[j]. phys rev lett, 2012, 109(19): 193901.

[2] c w qiu, d palima, a novitsky, et al.. engineering light- matter interaction for emerging optical manipulation applications[j].nanophotonics, 2014, 3(3): 181-201.

[3] z zheng, b f zhang, h chen, et al.. optical trapping with focused airy beams[j]. appl opt, 2011, 50(1): 43-49.

[4] d b phillips, m j padgett, hanna s, et al.. shape-induced force fields in optical trapping[j]. nat photon, 2014, 8(5): 400-405.

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