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干涉理论对bottle beam的描述 被引量：20
1
作者 曾夏辉 吴逢铁 刘岚 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期791-797,共7页
对轴棱锥产生的贝塞尔光聚焦特性的描述,我们提出一种有别于惠更斯-菲涅耳衍射积分理论的解析表达.这种解析表达基于干涉理论的基础,它能够模拟计算出聚焦透镜置于最大准直距离之外以及在聚焦透镜焦平面以后的光束行为,能够更好地描述bo... 对轴棱锥产生的贝塞尔光聚焦特性的描述,我们提出一种有别于惠更斯-菲涅耳衍射积分理论的解析表达.这种解析表达基于干涉理论的基础,它能够模拟计算出聚焦透镜置于最大准直距离之外以及在聚焦透镜焦平面以后的光束行为,能够更好地描述bottlebeam的形成过程,这些结果用衍射积分理论是得不到的.我们还得到了与Wei用几何光学分析所得出的当z0<f<zmax将产生hollowbeam的不同结论.所有理论计算结果都得到实验的有力验证. 展开更多
关键词 BOTTLE BEAM 贝塞尔光 轴棱锥 光镊
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全息光镊-光镊家族中极具活力的成员 被引量：17
2
作者 任煜轩 周金华 +1 位作者 吴建光 李银妹 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2008年第11期35-41,共7页
光镊技术在分子生物学、胶体科学、实验原子物理等领域中具有极其重要的作用,光镊本身也不断发展并产生许多衍生光镊技术。利用全息元件或空间光调制器(SLM)所形成的全息光镊,在多粒子操控方面的优势,为光镊技术走向实用化、规模工业生... 光镊技术在分子生物学、胶体科学、实验原子物理等领域中具有极其重要的作用,光镊本身也不断发展并产生许多衍生光镊技术。利用全息元件或空间光调制器(SLM)所形成的全息光镊,在多粒子操控方面的优势,为光镊技术走向实用化、规模工业生产打开了新局面,是目前光镊家族极具活力的成员。简述了全息光镊的原理及典型实验光路,详细介绍了该技术在众多领域的最新应用进展以及潜在的应用。 展开更多
关键词 光镊 全息光镊 胶体化学 粒子分选
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双层介质球体所受光作用力的分析与计算 被引量：9
3
作者 姚新程 李兆霖 +1 位作者 程丙英 张道中 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第10期1305-1310,共6页
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... 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。 展开更多
关键词 光镊 光作用力 梯度力 散射力 双层介质球体
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基于纯相位液晶空间光调制器的全息光学捕获与微操纵 被引量：18
4
作者 梁言生 姚保利 +3 位作者 马百恒 雷铭 严绍辉 于湘华 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期68-74,共7页
在经典Gerchberg-Saxton(GS)算法的基础上,提出一种改进的快速三维GS算法获取目标场的全息图(CGH)并用于全息光镊系统中,从理论和实验上充分证明了该算法的快速性和有效性。实验搭建了一套基于纯相位液晶空间光调制器(SLM)的全息光镊系... 在经典Gerchberg-Saxton(GS)算法的基础上,提出一种改进的快速三维GS算法获取目标场的全息图(CGH)并用于全息光镊系统中,从理论和实验上充分证明了该算法的快速性和有效性。实验搭建了一套基于纯相位液晶空间光调制器(SLM)的全息光镊系统,实现了对酵母菌细胞和二氧化硅小球等微粒的多光阱、多平面三维稳定捕获和动态操纵。实验上还产生了具有强度梯度的线状光阱和光学涡旋光阱,实现了对微粒的运输和旋转操纵。这种可以对微粒实现多光阱、多平面动态三维操纵的全息光镊系统为生物、胶体物理等研究提供了一种新的微操纵工具。 展开更多
关键词 全息 光学捕获 光镊 GS算法 计算机产生全息图
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光捕获和光操控研究进展 被引量：17
5
作者 李宝军 辛洪宝 +1 位作者 张垚 雷宏香 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期224-233,共10页
光捕获和光操控是一种通过光镊、倏逝波、光泳或光热等对微纳尺度颗粒、生物大分子和细胞等微小物体进行非接触、无损伤捕获和操控的方法和技术。详细归纳和总结了国际上在光捕获和光操控方面的研究进展和最新动态,分析了其今后的研究... 光捕获和光操控是一种通过光镊、倏逝波、光泳或光热等对微纳尺度颗粒、生物大分子和细胞等微小物体进行非接触、无损伤捕获和操控的方法和技术。详细归纳和总结了国际上在光捕获和光操控方面的研究进展和最新动态,分析了其今后的研究发展方向。 展开更多
关键词 光捕获 光操控 光镊 光泳 倏逝波
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外周血中单个网织红细胞与小淋巴细胞的拉曼光谱 被引量：16
6
作者 艾敏 刘军贤 姚辉璐 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期1043-1048,共6页
为了在外周血中准确区分大小相近的网织红细胞和小淋巴细胞,采用光镊与拉曼光谱结合的单细胞技术。研究发现大鼠血液中单个网织红细胞和小淋巴细胞的光谱形态相差很大,主要体现在以下位置:1212,1548,1607,1616,1001,1661 cm^(-1)(以上... 为了在外周血中准确区分大小相近的网织红细胞和小淋巴细胞,采用光镊与拉曼光谱结合的单细胞技术。研究发现大鼠血液中单个网织红细胞和小淋巴细胞的光谱形态相差很大,主要体现在以下位置:1212,1548,1607,1616,1001,1661 cm^(-1)(以上与蛋白质相关),1584 cm^(-1)(与核酸相关)。通过分析部分特征峰,证明小淋巴细胞相对于网织红细胞而言,所含有的核酸含量高,蛋白质含量少。通过主成分分析和判别分析两种统计方法进行分析,均可完全区分这两种细胞。通过上述分析,得到了一种光谱学上快速、准确地区分外周血中网织红细胞和小淋巴细胞的方法,同时也为在现代生物医学研究血细胞提供一种识别依据和手段。 展开更多
关键词 光谱学 区分网织红细胞与白细胞 拉曼光谱分析 光镊 单细胞
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应用光学微操作技术分选单条水稻染色体 被引量：7
7
作者 王浩威 刘晓辉 +3 位作者 李银妹 韩斌 楼立人 王康俊 《生物物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第1期50-56,共7页
报道了一种基于光镊技术的实用的单条染色体分选技术。具体介绍了用光镊与光刀结合,并辅以微吸管分选水稻单条染色体的过程。通过该方法得到的水稻单条染色体样品经过分子克隆,制备出了染色体特异的DNA片段并用于水稻基因组测序工作。... 报道了一种基于光镊技术的实用的单条染色体分选技术。具体介绍了用光镊与光刀结合,并辅以微吸管分选水稻单条染色体的过程。通过该方法得到的水稻单条染色体样品经过分子克隆,制备出了染色体特异的DNA片段并用于水稻基因组测序工作。还将光学微操作技术与现有的几种分选单条染色体的方法(如玻璃微针挑取、激光弹射以及流式细胞仪等)进行了比较。与这些方法相比,光学微操作方法具有液相环境中分离、操作简易、对染色体损伤小、选择性高、无污染等优点。 展开更多
关键词 光镊 光刀 染色体 基因组 光学微操作技术 水稻
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利用飞秒激光光镊捕获生物细胞 被引量：11
8
作者 王锴 邢岐荣 +4 位作者 毛方林 郎利影 王专 柴路 王清月 《光电子．激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第12期1480-1483,共4页
采用自行搭建的飞秒激光光镊,实现了对人体血红细胞(RBC)的稳定捕获。使用的光源为自行搭建的掺钛蓝宝石克尔透镜锁模激光器,输出中心波长810 nm、脉冲宽度40 fs和重复频率为100 MHz的飞秒激光脉冲。通过实验比较了飞秒激光光镊和连续(... 采用自行搭建的飞秒激光光镊,实现了对人体血红细胞(RBC)的稳定捕获。使用的光源为自行搭建的掺钛蓝宝石克尔透镜锁模激光器,输出中心波长810 nm、脉冲宽度40 fs和重复频率为100 MHz的飞秒激光脉冲。通过实验比较了飞秒激光光镊和连续(CW)激光光镊的捕获能力,依据实验数据,比较了两者的Q值。实验结果显示,飞秒激光光镊对于捕获生物细胞同样有效,将光镊技术和飞秒激光特性相结合用于生物学研究领域会有很好的应用前景。 展开更多
关键词 光镊 飞秒激光 Q值 血红细胞(RBC)
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多棱锥镜产生多光束干涉场的理论和实验研究 被引量：14
9
作者 雷铭 姚保利 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期757-762,共6页
提出了一种使用多棱锥镜和多棱台镜产生多束相干光形成二维和三维光学格子的方法。理论分析和数值模拟了多束轴对称平面波干涉产生的二维及三维点阵结构的特性,得到了光场分布随光束数增加的关系,发现随着干涉光数目的增加,干涉场会复... 提出了一种使用多棱锥镜和多棱台镜产生多束相干光形成二维和三维光学格子的方法。理论分析和数值模拟了多束轴对称平面波干涉产生的二维及三维点阵结构的特性,得到了光场分布随光束数增加的关系,发现随着干涉光数目的增加,干涉场会复杂变化,当棱锥棱数足够多近似于一个圆锥时,干涉场会变为同心圆结构的贝塞尔光束的场分布。实验上使用多棱锥和多棱台镜进行了多光束干涉实验,得到了多束轴对称平面波干涉形成的光学格子,将数值模拟与实验结果进行了比较,二者完全吻合。 展开更多
关键词 光电子学 光子晶体 干涉 光学格子 棱锥镜 光镊
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单分子科学进展 被引量：6
10
作者 杨金龙 李震宇 +1 位作者 侯建国 朱清时 《物理》 CAS 2000年第10期579-583,共5页
综述了新兴边缘学科———单分子科学的进展 .对单分子科学的基本实验技术即扫描探针显微术、荧光技术和光镊技术进行了介绍 .结合众多的实例 (如 :对单原子的直接操纵、直接测量化学键强度、在DNA链上“拔河”、用单个C60 分子作放大器... 综述了新兴边缘学科———单分子科学的进展 .对单分子科学的基本实验技术即扫描探针显微术、荧光技术和光镊技术进行了介绍 .结合众多的实例 (如 :对单原子的直接操纵、直接测量化学键强度、在DNA链上“拔河”、用单个C60 分子作放大器等 )评述了单分子科学方法在各学科领域的广泛应用 ,以及单分子科学对它们产生的深远影响 .最后对单分子科学的发展前景进行了展望 . 展开更多
关键词 单分子 扫描探针显微术 荧光技术 光镊技术
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高斯波束对双层粒子的辐射俘获力 被引量：15
11
作者 韩一平 杜云刚 张华永 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2006年第9期4557-4562,共6页
从广义米理论出发,将入射高斯波束用矢量球谐函数展开.根据对电磁场动量的讨论,得出了高斯波束对多层球形粒子的辐射俘获力的表示式,并就单高斯波束对在轴双层有吸收粒子受到的辐射俘获力进行了数值模拟,讨论了束腰半径、吸收系数、内... 从广义米理论出发,将入射高斯波束用矢量球谐函数展开.根据对电磁场动量的讨论,得出了高斯波束对多层球形粒子的辐射俘获力的表示式,并就单高斯波束对在轴双层有吸收粒子受到的辐射俘获力进行了数值模拟,讨论了束腰半径、吸收系数、内外层相对厚度对俘获情况的影响. 展开更多
关键词 辐射俘获力 多层球形粒子 光镊 高斯波束
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光的力学效应及光阱力的测量 被引量：11
12
作者 李银妹 《物理实验》 北大核心 2003年第1期13-17,共5页
介绍一个利用光镊技术直观地演示光的力学效应的实验 .简要讨论了开设这一实验的背景和目的 ,给出了光镊原理、实验装置。
关键词 光镊 力学效应 光阱力 测量 实验装置 实验原理
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碳酸钙微粒光致旋转的实验和理论研究 被引量：12
13
作者 雷铭 姚保利 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期816-819,共4页
理论分析了由于光束轨道角动量和自旋角动量传递以及微粒的特殊形状导致微粒旋转的机理.实验建立了单光束激光光镊装置,不仅可以捕获并移动直径为微米量级的微小粒子,而且利用圆偏振光与微粒之间角动量的传递,实现了对具有双折射特性的... 理论分析了由于光束轨道角动量和自旋角动量传递以及微粒的特殊形状导致微粒旋转的机理.实验建立了单光束激光光镊装置,不仅可以捕获并移动直径为微米量级的微小粒子,而且利用圆偏振光与微粒之间角动量的传递,实现了对具有双折射特性的碳酸钙微粒的光致旋转.实验中发现微粒的旋转不仅取决于光束的偏振态,还与微粒本身的形状有关,解释了实验中观察到的几种旋转现象.碳酸钙微粒旋转的最高转速达到12转/秒,转速与激光功率成正比. 展开更多
关键词 光镊 光致旋转 角动量
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用三光束干涉模型解释锥镜产生类贝塞尔光束 被引量：13
14
作者 雷铭 姚保利 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期146-148,共3页
对高斯光束通过锥镜产生类似贝塞尔光束的环形光束进行了理论分析及实验研究.数值模拟过程中,基于相干光干涉理论,考虑到实际情况中锥尖不尖带来的影响,建立了三光束干涉的数学模型.模拟得到的光场分布与实验结果及基于菲涅尔衍射积分... 对高斯光束通过锥镜产生类似贝塞尔光束的环形光束进行了理论分析及实验研究.数值模拟过程中,基于相干光干涉理论,考虑到实际情况中锥尖不尖带来的影响,建立了三光束干涉的数学模型.模拟得到的光场分布与实验结果及基于菲涅尔衍射积分理论或空间光谱理论得到的零阶贝塞尔光束很接近·这种光场具有非衍射特性,可应用于新型光镊研究· 展开更多
关键词 锥镜 贝塞尔光束 光镊
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基于MATLAB的单光阱光镊中光阱力的分析 被引量：5
15
作者 谈爱玲 赵勇 史锦珊 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2004年第4期373-375,400,共4页
在几何光学近似下 ,对米氏球状粒子所受轴向光阱力进行了数值计算。仿真结果给出了轴向稳定捕获区域和光阱力与光镊系统主要参数的关系。分析表明 ,激光束束腰半径越小 ,势阱越深 ;相对折射率、激光波长、功率等参数对光阱力也有一定影响。
关键词 光镊 光学势阱 光阱力 数值仿真
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光阱刚度与实验条件的依赖关系 被引量：9
16
作者 陈洪涛 李银妹 +2 位作者 楼立人 龚錾 邱俊 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第11期1361-1366,共6页
对微小力的测量是光镊系统的重要功能。主要研究了进行微小力测量时所需的重要参数——光阱刚度与实验条件的依赖关系。在以HeNe激光器为光源的光镊系统中,得到了光阱刚度随着阱位距离样品池底面高度的提升而减小,随着被捕获小球直径的... 对微小力的测量是光镊系统的重要功能。主要研究了进行微小力测量时所需的重要参数——光阱刚度与实验条件的依赖关系。在以HeNe激光器为光源的光镊系统中,得到了光阱刚度随着阱位距离样品池底面高度的提升而减小,随着被捕获小球直径的增加而减小,以及光阱刚度与激光功率具有线性的依赖关系等经验规律,并作了定性的讨论。最后给出了该系统所能达到的测力精度和测力范围。 展开更多
关键词 测量与计量 光镊 光阱刚度 飞牛顿 皮牛顿力
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单光镊技术测量红细胞膜弹性新方法的建立 被引量：6
17
作者 周辉 李先锋 +2 位作者 李银妹 楼立人 乐加昌 《生物化学与生物物理进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2001年第6期904-907,共4页
光镊是对生物样品的力学特性进行研究的方便工具 .红细胞膜弹性是血液的生理功能指标 .利用单光镊技术我们建立了测量红细胞膜弹性的新方法 .利用该方法对红细胞的膜弹性进行测量 ,该结果与国外文献报道的双光镊法测量结果相一致 .对不... 光镊是对生物样品的力学特性进行研究的方便工具 .红细胞膜弹性是血液的生理功能指标 .利用单光镊技术我们建立了测量红细胞膜弹性的新方法 .利用该方法对红细胞的膜弹性进行测量 ,该结果与国外文献报道的双光镊法测量结果相一致 .对不同浓度氧化苯砷 (PAO)处理的红细胞膜弹性进行了测量 ,测量结果表现出浓度与膜弹性之间有明显的线性关系 。 展开更多
关键词 单光镊 红细胞 膜弹性 氧化苯砷 PAO
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拉盖尔-高斯光束与高斯光束捕获力比较 被引量：13
18
作者 周业鹏 任洪亮 +1 位作者 王娟 陈羚 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期1300-1304,共5页
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... 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. 展开更多
关键词 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
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一种与光镊结合的显微拉曼光谱技术 被引量：11
19
作者 张勇 叶安培 闻丞 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期491-497,共7页
论述了一种与光镊结合的显微拉曼光谱即"光镊-显微拉曼光谱"系统的构建方案。给出了利用该系统测得的活细胞(大白鼠血细胞,酵母细胞)的微区拉曼光谱,并将红外光镊束缚下的Ar+激光激发的血细胞的拉曼光谱,与用单一Ar+激光光镊... 论述了一种与光镊结合的显微拉曼光谱即"光镊-显微拉曼光谱"系统的构建方案。给出了利用该系统测得的活细胞(大白鼠血细胞,酵母细胞)的微区拉曼光谱,并将红外光镊束缚下的Ar+激光激发的血细胞的拉曼光谱,与用单一Ar+激光光镊束缚并同时激发的血细胞拉曼光谱,以及血细胞直接贴在基底上的拉曼光谱进行了分析对比。实验表明,前者比后两种实验方案的血细胞拉曼光谱信号有显著提高。分析了红外1064 nm光镊激光和可见514.5 nm Ar+激光对活细胞的损伤效应,发现高功率的红外激光对细胞的损伤作用远小于低功率的Ar+激光。并将该系统应用于碳纳米管材料分析,获得了单壁碳纳米管的拉曼光谱。 展开更多
关键词 显微拉曼光谱 激光光镊 光镊-拉曼光谱系统 活细胞拉曼光谱 单壁碳纳米管拉曼光谱
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表面等离激元光镊技术 被引量：12
20
作者 豆秀婕 闵长俊 +1 位作者 张聿全 袁小聪 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期297-318,共22页
光镊是捕获与操纵微纳颗粒的重要技术手段,其基本原理为光与物质之间动量传递的力学效应,具有非接触、操纵精度高等优点,广泛应用于物理、化学、生物及医学等科学前沿领域。近年来,表面等离激元因具有突破衍射极限和近场能量增强两大特... 光镊是捕获与操纵微纳颗粒的重要技术手段,其基本原理为光与物质之间动量传递的力学效应,具有非接触、操纵精度高等优点,广泛应用于物理、化学、生物及医学等科学前沿领域。近年来,表面等离激元因具有突破衍射极限和近场能量增强两大特性,为光镊技术的发展带来了新的突破口,成为国际上一个重要和前沿的研究方向。基于表面等离激元的新型光镊技术主要分为两类:结构型表面等离激元光镊技术和全光调控型表面等离激元光镊技术,它们在颗粒捕获精度、捕获范围、操纵动态性与操纵自由度等方面各有特色,吸引了国际上众多研究人员进行大量的理论研究和实验探索。表面等离激元光镊技术在纳米颗粒、金属颗粒捕获以及近场电磁场增强与调控方面展现了独特优势,在生物传感、表面增强拉曼散射等领域具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 物理光学 表面等离激元 光镊 金属纳米结构 光学捕获 表面增强拉曼散射
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