基于各种类型的突然自动聚焦光束的光操控微粒理论与实验研究

项目名称： 基于各种类型的突然自动聚焦光束的光操控微粒理论与实验研究

项目编号： No.11474254

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2015

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 陆璇辉

作者单位： 浙江大学

项目金额： 85万元

中文摘要： 本项目通过理论计算模拟与实验探索研究各种类型的突然自动聚焦光束对微粒的俘获与操控。理论上的计算表明，利用圆形Airy光束能够实现许多特殊的操控微粒效果：如多平面俘获不同折射率的微粒等等(Y. Jiang, Opt. Express, 2013)。但是，这些操控效果目前还缺乏实验的验证。本项目将通过实验证这些性质，并且进一步研究光束的偏振、相位等因素对操控效果的影响。另一方面，目前突然自动聚焦光束的研究主要集中于圆形艾里光束，为了更好的将突然自动聚焦光束应用于光镊中，本项目将进一步寻找各种轨迹、各种聚焦形状新型的突然自动聚焦光束，研究其在光操控微粒中的特殊应用，使得研究者能够根据具体的不同的实验需要选择合适的突然自动聚焦光束。我们预期该研究结果将在光操控微粒实验上具有重要的应用价值，同时也将为生物医学以及激光治疗等领域提供一种全新的、重要的手段。

中文关键词： 突然自动聚焦；光束的传输；光束整形；光辐射力；光操控微粒

英文摘要： This project will investigate optical micromanipulations based upon various kinds of abruptly autofocusing beams. The theoretical calculation has demonstrated the special characteristics of the optical tweezers with the abruptly autofocusing Airy beam, such as trapping particles with different refractive indices at multiple planes (Y. Jiang, Opt. Express, 2013). Although this has greatly improved the optical tweezers, it still lacks experimental demonstration. We will demonstrate the advantages by using autofocusing Airy beams in experiment in this program, and investigate the influences of the amplitude, phase and the polarization state on the optical trap. Besides the well-known circular Airy beams, we will also seek new kind of abruptly autofocuing beams with special trajectory or special focal pattern in this program. The propagation characteristics and the applications of these beams in optical micromanipulation will be investigated, so one can choose appropriate abruptly autofocusing beams according to the actual requirements. We believe that the investigation results will have great applications in optical micromanipulation, and it also offers a new tool in the fields of medical laser treatments.

英文关键词： Abruptly autofocusing;Beam paropagation;Laser beam shaping;Optical radiation force;Optical micromanipulation