1 长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室，吉林 长春 130022
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室，吉林 长春 130033
设计了一种尺寸可调谐的局域空心光束，通过轴棱锥与透镜距离的调节改变局域空心光束的尺寸，通过矩形光阑的调节使局域空心光束产生缺口。用MATLAB模拟了局域空心光束在调控中的尺寸变化和开闭口变化，以及轴棱锥之后的贝塞尔光束的变化，通过模拟和实验分别展示了局域空心光束由形成到闭合的过程。用MATLAB模拟了金粒子在局域空心光束中受到的梯度力、散射力以及二者的合力，然后根据横向梯度力与纵向梯度力判断粒子通过缺口进入光场后的首次捕获情况，并根据分析计算出了能够囚禁住的金粒子的尺寸。
光学设计 局域空心光束 尺寸调谐 光场缺陷 粒子囚禁 梯度力 散射力 中国激光
2022, 49(13): 1305002
本文用射线光学的方法计算了球形微粒在微纳光纤涡旋倏逝场中的受力,并研究了微粒与微纳光纤表面之间的距离、微粒半径和微纳光纤半径对微粒受力的影响。微粒在梯度力的作用下被捕获到微纳光纤表面,同时在散射力的作用下沿微纳光纤中光束传播的方向绕光纤螺旋状运动。离光纤表面距离越远,微粒受到的光辐射压力越小。当微纳光纤半径不变时,微粒的径向捕获效率、沿光轴的传输和绕光纤的转动可分别通过微粒的半径来优化; 而当微粒半径不变时,可分别通过微纳光纤半径来优化。
微纳光纤 涡旋光束 射线光学 螺旋运动 散射力 nanofiber vortex beam ray optics spiral movement scattering force
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院,上海 200093
近年来,艾里光束因具有横向加速、无衍射以及自愈等独特性质引起了人们的广泛关注。该光束的光场振幅分布遵从艾里函数,并满足类似薛定谔型的波动方程。从理论和实验、线性和非线性、应用等多个方面对它进行研究。从理论上阐述了艾里光束产生的原理,用相位空间光调制器从实验上产生了艾里光束。在此基础上,采用瑞利近似方法,重点分析了在一维艾里光束作用下,粒子所受的光学散射力、梯度力以及粒子所受的光学散射力和梯度力与粒子半径、折射率的关系。
艾里光束 横向加速 瑞利近似 散射力和梯度力 Airy beams acceleration Rayleigh approximation gradient and scattering forces
采用瑞利近似方法，数值模拟了纳米尺度的电介质粒子在一维艾里(Airy)光束作用下的光学散射力、梯度力，分析了小球所受的光学散射力和梯度力与小球半径、折射率的关系。同时，还数值模拟了小球在艾里光束中的运动轨迹，讨论了小球半径、折射率以及环境粘滞系数对小球轨迹的影响。结果表明光学散射力和梯度力随着小球半径和折射率的增大而增大。小球在光学梯度力的作用下，被牵引到光强极大值处，沿着抛物线做振荡运动，并最终收敛于抛物线型结构。小球的半径、折射率越小，以及环境的粘滞系数越大，小球轨迹的振荡越弱，收敛速度越快。
激光光学 光学微操控 瑞利近似 捕获和输运 梯度力和散射力 艾里光束 光学学报
2011, 31(s1): s100405
大连理工大学物理系 近场光学与纳米技术研究所，辽宁 大连 116024
激光捕获技术是利用光辐射力来捕捉、移动和操纵微粒的先进技术。光镊即单光束梯度力光阱是通过在高度会聚的激光束束腰附近所产生的极高的场强梯度来形成皮牛顿量级的力，可以三维地捕获和操纵微小粒子。阐述了激光捕获技术的模型和原理以及系统的基本结构；追踪了激光捕获技术的最新研究进展；介绍了非高斯型光阱、光纤光阱和全息光镊等几种特殊形式，并分析了每种形式的特点。展望了激光捕获技术的发展前景。
激光捕获 光镊 光阱 辐射力 梯度力 散射力 laser trapping optocal tweezers optical trap radiation force radient force scattering force
中国科学院物理研究所和凝聚态物理中心光物理实验室, 北京 100080
计算了双层介质球体的光作用力。 结果表明, 双层结构内外层相对折射率和相对厚度的变化都将影响光作用力的大小。 特别是当内层折射率大于外层折射率时, 减小内层半径可得到一较小区域, 在此区域光镊系统刚度将得到有效提高, 可实现对双层介质球体的稳定束缚； 而当内层折射率小于外层折射率时, 随内层半径的减小, 介质小球可能有两个稳定平衡点出现。
光镊 光作用力 梯度力 散射力
