光鑷技術

前言
上篇光鑷原理、技術和裝置
第1章光壓
1.1光壓
1.1.1光壓的概念
1.1.2光壓的觀測
1.2激光光壓
1.2.1激光特點
1.2.2激光光壓
1.3光壓的應用
1.3.1太陽帆宇航器
1.3.2原子冷卻和原子捕陷
1.3.3微米微粒的光懸浮
1.4總結
ArthurAshkin簡介
參考文獻
第2章光鑷原理、功能和特點
2.1光鑷名稱的由來
2.2光的輻射壓力
2.2.1光力
2.2.2光與物體相互作用
2.3梯度力和散射力
2.3.1梯度力和散射力的形成
2.3.2高斯光場的梯度分布
2.4光阱
2.4.1二維光阱
2.4.2三維光阱
2.5光操控
2.5.1光陷阱效應
2.5.2直接操控微米微粒
2.5.3間接操控納米微粒
2.6光鑷特點
2.7光鑷的無損傷性
2.7.1光鑷的熱效應
2.7.2光阱中的局部溫度
2.7.3光源波長的選擇
2.8微納米操控技術的比較
2.9總結
參考文獻
第3章光鑷的構建和參數(shù)
3.1光鑷裝置
3.2光捕獲元件
3.2.1捕獲光源
3.2.2捕獲聚焦鏡
3.2.3光耦合器
3.3光鑷操控方式
3.3.1被動操控
3.3.2主動操控
3.4樣品和樣品室
3.4.1樣品
3.4.2樣品室
3.4.3樣品室種類
3.5視頻法位置探測
3.5.1視頻法照明系統(tǒng)
3.5.2視頻顯微成像系統(tǒng)
3.5.3視頻法特點
3.6光鑷參數(shù)的定義
3.6.1光阱力
3.6.2光阱勢能曲線
3.6.3光阱阱位
3.6.4光阱阱域
3.6.5光阱剛度
3.6.6光阱捕獲效率
3.7光鑷系統(tǒng)設計
3.7.1有限遠顯微成像的光鑷
3.7.2無限遠顯微成像的光鑷
3.7.3系統(tǒng)設計
3.8光鑷儀器
3.8.1光鑷微操作儀
3.8.2單分子光鑷力譜儀
3.9總結
參考文獻
第4章各種類型的光鑷
4.1時間調制光鑷
4.1.1時間調制原理
4.1.2時分復用光阱有效剛度的數(shù)值模擬
4.1.3掃描光力驅動法
4.1.4旋轉玻片位移法
4.2空間調制光鑷
4.2.1貝塞爾光束光鑷
4.2.2空心光束光鑷
4.2.3偏振光束光鑷
4.3全息光鑷
4.3.1全息光鑷原理和算法
4.3.2空間光調制器
4.3.3全息光鑷的應用
4.4光纖光鑷
4.4.1光在光纖中傳播
4.4.2光纖光鑷與微粒受力
4.4.3光纖端頭加工
4.4.4光纖光鑷裝置
4.4.5光纖光鑷特點
4.5近場光鑷
4.5.1近場光學衍射極限
4.5.2近場光鑷
4.6微型光鑷
4.6.1微型光鑷微操作儀
4.6.2雙光鑷單分子力譜儀
4.6.3微型全息光鑷
4.6.4芯片光鑷
4.7融合其他技術的光鑷
4.7.1光刀光鑷
4.7.2拉曼光鑷
4.7.3磁光鑷
4.8總結
參考文獻
中篇光鑷技術
第5章光鑷參數(shù)的測量和標定
5.1探測器工作原理
5.1.1數(shù)碼相機
5.1.2光電位置探測器
5.2圖像分析法
5.2.1圖像灰度重心法
5.2.2圖像相關運算法
5.2.3圖像尺寸法標定軸向位置
5.2.4圖像信息熵法
5.3位置測量與分析
5.3.1微粒的散射光探測
5.3.2散射光測量的理論模擬
5.3.3散射光的測量
5.3.4位置探測器的標定
5.4光阱力的測量
5.4.1光阱中微粒的受力分析
5.4.2流體力學法測量光阱力和最大光阱力
5.4.3雙光阱法測量橫向力場分布
5.5光阱剛度的標定
5.5.1流體力學法
5.5.2熱運動分析法
5.5.3剛度標定方法的比較
5.6光阱勢能曲線的測量
5.6.1測量原理
5.6.2簡諧區(qū)勢阱的測量
5.6.3非簡諧區(qū)勢阱的測量
5.7光鑷中多微粒的分辨
5.7.1背散光法區(qū)分微粒的原理
5.7.2不同粒徑的背散光強
5.7.3光阱中多微粒分辨
5.7.4粒徑與散射光強
5.8總結
參考文獻
第6章光阱力的理論模型
6.1光阱力理論模型及其分類
6.2幾何光學模型理論和應用
6.2.1光線對界面力的分析
6.2.2光阱對球形微粒的作用力分析
6.2.3光線追跡軟件應用于光力計算
6.2.4矢量光線追跡法計算光力
6.3電磁模型理論和應用
6.3.1電磁場對微粒的作用力
6.3.2洛倫茲—米氏散射理論
6.3.3廣義洛倫茲—米氏散射理論
6.3.4GLMT理論計算光鑷輻射力
6.3.5瑞利模型計算輻射力
6.3.6T矩陣法計算輻射力
6.3.7時域有限差分法計算輻射力
6.3.8角譜分析法計算輻射力
6.4總結
參考文獻
第7章光鑷系統(tǒng)的優(yōu)化設計
7.1捕獲效率Q值的優(yōu)化設計
7.1.1研究光鑷捕獲效率的意義
7.1.2捕獲效率的理論和實驗
7.2光鑷系統(tǒng)的球差修正
7.2.1光阱中的球差分析
7.2.2球差補償方法
7.2.3球差對光阱縱向剛度的影響
7.3油浸物鏡的數(shù)值孔徑利用率
7.3.1光鑷中球差的光線光學模型
7.3.2有效數(shù)值孔徑的計算
7.3.3捕獲效率與數(shù)值孔徑利用率的數(shù)值分析
7.4提高光阱橫向捕獲效率
7.4.1近軸光線對橫向捕獲效率的影響
7.4.2捕獲效率與位移之間的關系
7.5縱向位移與橫向位移的關系
7.5.1流體力學法測量光阱力存在的問題
7.5.2流體力學法測量阱中小球的縱向位移
7.5.3縱向位移的理論計算
7.5.4流體力學法進行剛度標定的合理性
7.6采集帶寬對剛度標定的影響
7.7總結
參考文獻
……
第8章參量測量的不確定度和噪聲分析
第9章光鑷—光致旋轉
第10章非光力鑷子
下篇光鑷技術的應用
縮略語表
后記
彩插