光镊光阱力计算方法的研究

介绍了一种光镊光阱力的计算方法，并对微粒在已知参数条件下所受的光阱力进行了仿真，深入分析了光阱力和与之相关的光束束腰半径、相对折射率、激光功率等系统参数的关系，对不同参数条件下的光阱力进行了讨论，从而验证了系统参数对光阱力的重要影响，此外还对电磁学模型的光阱力计算进行了阐述。     

光镊光阱力计算方法的研究

介绍了一种光镊光阱力的计算方法,并对微粒在已知参数条件下所受的光阱力进行了仿真,深入分析了光阱力和与之相关的光束束腰半径、相对折射率、激光功率等系统参数的关系,对不同参数条件下的光阱力进行了讨论,从而验证了系统参数对光阱力的重要影响,此外还对电磁学模型的光阱力计算进行了阐述。     

基于MATLAB的光镊实验界面开发

本文基于MATLAB对光镊操纵米氏球状粒子的轴向光阱力和横向光阱力特性进行模拟,并通过设定连续变化的光束束腰半径、相对折射率、激光波长及功率等系统主要参数,对光阱力特性进行模拟分析,同时实现对横向光阱力进行程序化的定量计算.     

光镊对血红细胞横向光阱力的研究

在强聚焦激光光场中,以射线光学(ray-optics)计算模型为基础,对几何尺寸远大于光波长的米氏球状粒子所受激光微束横向(沿y轴方向)光阱力进行了计算。并且在给定参数条件下,进行了数值仿真,根据仿真结果,讨论了光束束腰半径、激光波长与光阱品质特性的关系。并对血红细胞进行了实验研究,得出了横向光阱力与微粒中心偏离光轴距离的关系曲线,实验结果和理论相一致。     

单光束光镊横向光阱力的计算与仿真分析

在非均匀光场中,本文基于几何光学原理,以射线光学计算模型为基础,对几何尺寸远大于光波长的米氏球状粒子所受激光微束横向（沿Y轴方向）光阱力进行了计算。并且在给定参数条件下,进行了数值仿真,根据仿真结果,讨论了光束束腰半径、相对折射率、激光波长及功率光镊系统中的主要参数与光阱品质特性的关系。     

光镊中轴向光阱力的研究

基于几何光学原理,对微粒直径远大于激光波长的米氏球状微粒所受的轴向力进行了计算,根据计算结果讨论了轴向力与激光光束波长、束腰半径、光束功率、微粒半径、折射率等参数的关系.     

激光微束对球状介质粒子光阱力的计算与仿真分析

基于几何光学原理,以射线光学计算模型为基础,对几何尺寸远大于光波长的米氏球状粒子所受轴向光阱力进行了计算。在给定参量条件下,进行了数值仿真,并根据仿真结果,讨论了光束束腰半径、相对折射率、激光波长及功率等系统主要参量与光阱品质特性的关系。这些参量都是由显微镜和其他一些光学部件的特性所决定的。针对不同介质粒子合理选择上述参量,以得到较大光阱力和光阱刚度。这些仿真结果为各仪器参量的选择提供了理论依据。     

飞秒激光光镊轴向力的计算与分析

光镊已成为捕获和操纵微米尺度粒子和生物细胞的有效手段，而目前常用的光镊光源为连续激光或长脉宽的脉冲光。提出飞秒激光光镊的概念．将飞秒激光序列脉冲视为对连续光的周期抽样，借助于连续光光镊的分析方法，建立了飞秒激光光镊对电介质微粒产生的轴向光学力的理论模型。给出影响捕获微粒的主要因素，指出存在最佳束腰半径和被捕获粒子半径。数值计算结果表明选取合适的飞秒激光脉冲能量、束腰半径、脉冲波长以及微粒与周围媒质的相对折射率．微米尺寸的微粒完全能被飞秒激光稳定捕获。综合考虑被捕获微粒所受的脉冲式光学梯度力、重力和布朗惯性力的作用，讨论了飞秒激光光镊轴向光学梯度力的脉冲式特点及实现稳定捕获的条件。     

光纤光阱力计算的近似条件及误差分析

光纤光镊技术利用光纤出射的光束捕获和操控粒子,其飞速发展对光阱力的理论研究提出了更高的要求。采用射线光学模型对光纤光阱中的米氏微球所受到的光阱力进行数值模拟,讨论了光阱力计算中可采用的近似条件及其应用范围,比较了在近似条件下与直接计算情况下结果的差异,分析了微球与光纤端面之间的距离对近似计算的影响。理论分析和模拟计算表明,当微球与光纤端面之间的距离大于临界值时,可对计算模型中光束在微球表面的入射角、入射点的方位角等角度参量作近似处理,该结论为简化光纤光阱力计算提供了理论依据。     

单模光纤微探头式光镊技术

通过对平端面和基于半球形自透镜端面的单模光纤微型探头光镊技术的研究．表明单模光纤微型探头式光镊系统结构简单、捕陷范围大、操纵灵活,可以适应更多的生物细胞和生物分子的光微操作需求．扩大了激光微操纵技术在生命科学中的应用范围。     

基于Hough变换处理方法的光镊光阱刚度标定

光阱刚度是描述光镊力学特性的一个重要指标,其标定的精确度直接决定了光镊测力的精确度。研究了一种基于Hough变换处理方法的光阱刚度标定方法。首先,介绍了基于均方位移法利用Hough变换求解位移实现刚度标定的基本原理;然后,搭建了光镊系统,进行了可行性分析。测量结果与传统的CCD相关算法进行了比较,当光的放大倍数为120时,Hough变换处理法标定的光阱刚度平均值为1.604±0.02,CCD相关算法标定的光阱刚度平均值为1.781±0.05,两种方法标定的结果基本相同。研究结果表明,Hough变化处理法具有一定的稳定性和可靠性,是标定光阱刚度可选择的方法之一。     

拖曳法测量微粒光阱力和光阱刚度的实验研究

采用聚焦激光束拖曳扩散悬浮在液体中透明的电介质小球,对3种半径范围从0.5μm到22.0μm的微粒进行了最大横向光阱力的测量,得到了PN量级的光阱力。对于其中尺寸较大的聚甲基丙烯酸甲脂(PM-MA)小球,测量了不同拖曳速度下球心偏离光阱中心的位移Δx,计算了该条件下的光阱刚度。对光阱外缘区也进行了光阱力测量,并得出光阱力随Δx的变化关系以及光阱力的作用范围。对同一实验条件下不同半径酵母菌的最大光阱力及光阱刚度的比较测量发现,随着酵母菌半径变大,在液体中匀速运动的临界速度变小,受到的最大光阱力变大,但光阱刚度降低。     

T矩阵在光阱分析中的应用

光镊技术被广泛应用于许多生物领域。光镊本身结构简单,用单光束就可以捕获单个粒子,但对光阱力的精确计算却存在一定的难度。可以用一些近似的方法如几何光学或瑞利假设分析光阱力,但这些方法仅能在特定限制条件下适用。文中把电磁散射理论作为一种通用的方法来解决光阱力的计算问题。论述了如何使用T矩阵方法进行光阱力计算。计算结果为实验系统参量的选择提供了理论依据。     

毛细管中生物细胞的光微操纵实验研究

细胞是生命结构和功能的基本单位,光镊透过毛细管管壁捕获毛细管中的酵母菌细胞或血红细胞,实现光镊沿光束纵向和横向操纵毛细管中的生物细胞,并使其沿光束横向移动。实验测量了毛细管中酵母菌细胞的皮牛顿量级的光阱力。实现了光镊对毛细管中生物活体样品的非接触无损伤操纵和测量。     

激光陷阱引导神经细胞生长方向的研究

激光陷阱技术是近年来发展起来的一种非接触的操纵技术,它在生命科学领域取得了许多开创性成果,作者用特别设计的倒置式激光陷阱放在生长锥的前方来引导生长锥的生长方向,通过对生长锥施以持续的作用力,作者在实验上成功地引导了神经细胞生长锥的生长方向,并讨论了激光陷阱引导神经细胞生长的分子生物学基础。对这种新的引导神经细胞定向生长的方法的研究,可能对神经轴突的定向生长机制、控制神经再生产生非常积极的影响。