光学涡旋阵列产生关键技术研究

摘要

光学涡旋是一种具有螺旋的波前和暗中空结构的特殊光场，对被捕获的微粒具有很强的束缚力，是如今实现光镊的一种重要途径。近年来，光学涡旋在光学微操作、信息通信等方面得到了重要而广泛的应用，已经发展成一个新的光学分支。光学涡旋阵列可以同时高效地进行多微粒操作，是目前光镊研究的热点。本文对产生光学涡旋的各种方法进行比较，重点对光楔衍射法产生涡旋阵列的有关问题进行了理论和实验研究，主要研究工作如下:
　　1.在研究光楔衍射法产生单涡旋的基础上，提出了基于长条形光楔阵列利用在光楔长度方向光束间距等于光束直径整数倍的光束阵列产生涡旋阵列的方法，并通过仿真验证了该方法的可行性。
　　2.对光楔阵列的设计和加工方法进行了研究，设计了比较合理的结构和加工方法，并实际加工了光楔阵列元件，对光学涡旋阵列实验系统进行了分析设计，并搭建借助空间光调制器加载达曼光栅进行所需阵列光束的产生。
　　3.针对光楔衍射法产生涡旋阵列进行了详细的实验研究，分析了光楔参数对单列涡旋的影响；针对光束阵列与光楔阵列的匹配问题，研究了达曼光栅基本单元对光束阵列的调控，获得了可调结构的光束阵列；通过实验成功产生了光学涡旋阵列。实验结果和仿真结果相符合，证明提出的方法可以有效地产生涡旋阵列。

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第一章 绪论

1.1课题的研究背景

1.2光学涡旋及光学涡旋阵列的发展历史

1.3光学涡旋的应用

1.4本文的主要研究内容

第二章 光学涡旋及其阵列的产生方法

2.1常见的光学涡旋产生方法

2.2光学涡旋阵列的产生方法

2.3基于光楔阵列的光楔衍射法产生涡旋阵列

2.4本章小结

第三章 光学系统的设计

3.1光楔阵列的设计

3.2实验光路设计

3.3本章小结

第四章 实验与结果分析

4.1光楔的参数对单列光学涡旋影响的研究

4.2达曼光栅对光束阵列影响的研究

4.3光楔阵列产生涡旋阵列实验

4.4涡旋与显微镜耦合研究

4.5本章小结

第五章 总结与展望

5.1本文总结

5.2展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

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