空心光束的产生及其在现代光学中的应用

近年来,随着激光应用技术的发展,各种中心强度为零的激光束被相继产生,并正在形成一个新颖的所谓空心光束(也称暗中空光束)的大家族。作为激光导管、光学镊子(光钳)和光学扳手,空心光束在微观粒子(如微米粒子、纳米粒子、自由电子、生物细胞和原子或分子等)的精确、无接触操纵和控制中有着广泛的应用。本文将首先给出空心光束的定义及其参数,并详细介绍各种空心光束产生的基本原理、方法及其实验结果。其次,就空心光束的分类及其应用场合进行了简单归纳与讨论。最后就空心光束在微观粒子(包括微米粒子、纳米粒子、生物细胞和自由电子等)的光学囚禁与操控中的应用进行简要综述,并就空心光束的产生与应用及其未来研究与应用前景进行了简短总结与展望。

螺旋相位片在“光镊技术”中的应用

光镊技术是近年来物理界与生物界共同关注的课题,它是利用光束远距离控制微粒的一种技术。光学扳手是光镊技术的一个分支,它能够使被囚禁的微粒旋转。本文简单介绍了光学镊子的原理及其所选用的光源,所选光源为激光器中常见的光束——高斯光束。文中对高斯光束进行改进,让其通过能够产生附加相位因子的螺旋相位片,从而使高斯光束带有轨道角动量,这样它就具备了光学扳手所需光源的条件。解决了光学扳手的光源——高斯-拉盖尔光束比较难产生的问题。

近轴圆对称光束的角动量及其应用

本文简单介绍了光场角动量的基本定义与概念,各类圆对称光束的角动量。同时,光束角动量能通过π/2模式转换器产生,由此修正光束的位相结构。光的吸收可以同时导致光束的自旋角动量或轨道角动量转移给微米粒子,就像光学镊子一样引起粒子的转动,从而形成光学扳手。另外,简单介绍了圆对称光束作为光学镊子和光学扳手在微米粒子和生物细胞的光学导引、囚禁与操控等领域中的应用。

利用具有轨道角动量的光束实现微粒的旋转

采用扭转柱面镜光学系统将半导体激光抽运固体激光器产生的厄米高斯光束变换成为具有轨道角动量的扭转对称光束 .利用该光束具有的轨道角动量特性研制成功了“光学扳手” ,利用“光学扳手”