华侨大学信息科学与工程学院, 福建 厦门 361021
T矩阵法适合用来研究微粒尺寸与入射光波长相近时系统中光镊的捕获力。T 矩阵法只取决于散射微粒的形状、尺寸大小、折射率及微粒在坐标系中的位置，而不受入射场约束。主要简述了T 矩阵法基本原理和计算，综述了光镊中单个微粒、两个微粒及两个以上微粒捕获力和力矩的计算方法，并对T 矩阵法在光镊中的应用前景做了分析。
光镊 电磁散射 T 矩阵法 捕获力 激光与光电子学进展
2014, 51(12): 120007
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在LED双面平板照明灯具中，为实现侧入式近场均匀照明，研究了一种LED柱面透镜阵列自由曲面投射器。根据非成像光学理论中的边缘光线原理，采用直接法和重叠法设计投射器的表面形状，利用反射旋转面和折射旋转面以及柱面透镜阵列将LED光源发出的朗伯光重新分配。建立侧面近场均匀照明的柱面透镜阵列自由曲面投射器模型，用TracePro软件对所设计的模型进行光线追迹仿真，结果表明，当不考虑反射损耗时投射器的出光效率达到96.03%，在投射器侧面的面板上面积为240 mm×360 mm的照度均匀度达到95.6%。
光学设计 双面LED平板灯 LED投射器 柱面透镜阵列 均匀照明
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根据高斯光束和拉盖尔高斯光束两种光源的截面光强表达式，模拟出各自的光强分布. 利用几何光学模型分别计算了高斯光束和拉盖尔高斯光束在不同捕获目标尺寸和折射率、显微镜物镜的数值孔径以及样品池界面处到捕获目标的距离时的捕获效率，对高斯光束和以拉盖尔高斯光束为代表的空心光束的捕获能力进行了比较.结果表明，拉盖尔高斯光束相对于高斯光束其捕获能力具有很大的优势，拉盖尔高斯光束的最大反向捕获效率高于高斯光束的最大反向捕获效率，在光镊稳定平衡点附近的刚度大于高斯光束的刚度. 拉盖尔高斯光束由于其特殊的光强分布，当物镜的数值孔径足够大时球差对其影响较大.
光镊 几何光学模型 拉盖尔高斯光束 捕获力 稳定性 光阱刚度 Optical tweezers Rayoptics model LaguerreGaussian beam Trapping force Stability Trap stiffness
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通过模拟单光线在双层介质球各界面上的反射和折射，分析了单光线对介质球施加的作用力，进而计算了整个高斯型激光束对小球施加的作用力。计算双层球的内层折射率分别为1.0和1.9时的捕获力，分析小球内层的半径和折射率对光镊捕获力的影响。计算结果表明，不同内径和折射率对捕获力的影响显著。当内层折射率小于外层折射率时，光镊捕获的稳定性得到提高，但是捕获的空间范围被压缩；而当内层折射率大于外层折射率时，光镊的捕获性能降低。双层球捕获力的分析结论为该类小球用做光手柄提供了可靠的理论依据。
几何光学 光镊 双层球 捕获力 激光与光电子学进展
2013, 50(6): 060801
