高低折射率粒子被囚禁位置

图1-2光学镊子的实验图。以上研究为不用接触、没有损伤地操控微粒提供了方法。   

 实验光路图

从上文的这些介绍得出，使用涡旋光束来作为光镊比传统意义上的用Gauss光束作为光镊有以下两个优点：第一，就像上文所说的那样，因为涡旋光束的中心是暗核，不会出现微粒吸收光子而产生的顺眼这光束传输方向的散射力，所以涡旋光束的捕获囚禁微粒的效率比传统意义上的光镊要高很多，而且涡旋光束中心光强为零，没有光束照射在微粒上，所以不会灼伤粒子，这一点对于保持实践时候保持微粒的完整性有着很大的作用；第二，使用涡旋光束这种新型的方法制作的光镊囚禁粒子比传统意义上的使用Gauss光束作为光镊的方法的范围更广，新型的方法既可以囚禁折射率比周围要高的微粒也可以囚禁折射率比周围的要低的微粒；基于上文的这些使用涡旋光束的作为光镊技术的优点和传统意义上使用Gauss光束的缺点，所以涡旋光束作为光镊的技术以及该逐渐取代了传统意义上的方法。

(2)涡旋光束在光学旋转中的应用

 使粒子光场中旋转的应用叫做光学扳手。在这个领域应用的技术目前为以下两种： 

第一种是使用涡旋光束的自旋角动量来操纵微粒的旋转。而光束的左、右圆偏振态决定光束的自旋角动量，所以这种方法是在涡旋光束的传播路径上加上一块波片或者拨片来变换一下透射光束的偏振态。而光束的自旋角动量是由左、右圆偏振态所确立的，对于右旋圆偏振为，左旋圆偏振光则为。在试验中，当光束照射穿过双折射晶体的时候，会让自旋角动量发生传递，这样就会使微粒进行旋转。

第二种是我们制作一种是有特定的外形结构的微型器械，再使用这个器械让它对光束吸收、反射、折射等就会产生一股相互作用力，这种作用里就可以用来旋转微粒。

1。4  研究的主要内容

本课题针对涡旋光束的研究意义、发展现状、应用及其传输特性这些方面进行了主要阐述，主要针对Laguerre-Gaussian光束的传输特性和离轴椭圆涡旋光束在均匀介质中的传输特性进行了研究。

第一章主要介绍了涡旋光束的研究背景与意义，阐述了涡旋光束的发展现状。重点介绍了涡旋光束在光学囚禁，光学旋转中的应用。来`自+优-尔^论:文,网www.youerw.com +QQ752018766-

第二章简要介绍了涡旋的产生方法：计算全息法、液晶空间光调制器法和螺旋相位板法。

第三章通过对Gauss光束进行理论分析，并用Matlab在保持抽样数、波长、束腰半径不变，改变不同的传输距离的情况下进行仿真并分析处Gauss光束的基本性质。

第四章对Laguerre-Gaussian涡旋光束在传输中横截面上光斑展宽进行理论分析。通过Matlab 对传输过程中的涡旋光束展宽进行了二维模拟。并分析处传输过程中光斑展宽的变化。

第五章使用标量菲涅尔衍射积分原理来理论推导得到了离轴涡旋光束在拓扑荷为±1的情况下经过单缝衍射后的电场解析表达式。 并使用Mathematica软件仿真模拟，分析了离轴涡旋光束中心的相位奇点的传输特性。