干涉式多光镊系统研究

齐跃峰; 王健飞; 谈爱玲

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干涉式多光镊系统研究

齐跃峰 , 王健飞 , 谈爱玲

文章导航 > 激光技术 > 2009 > 33(2): 134-137

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Citation:

干涉式多光镊系统研究

1.
燕山大学, 信息科学与工程学院, 秦皇岛, 066004

作者简介: 齐跃峰(1972- ),男,副教授,博士,研究方向为光纤传感技术.E-mail:yfqi@ysu.edu.cn.

中图分类号: TN249

Research of interferometric multiple optical tweezers

1.
Department of Information Science and Engineering, Yanshan University, Qinhuangdao 066004, China
CLC number: TN249

摘要: 为了定量测量光阱力,采用共面但不同轴的两束激光束产生干涉光场进而构成干涉式光镊系统的方法,分析了两束同向传输激光束以一定角度相干涉从而产生干涉条纹,即2维多光镊的原理,并给出了3维光镊的实验系统。采用分析作用在聚苯乙烯小球上的力的方法,进行了理论分析和实验验证,取得了光阱力分布的数据。结果表明,干涉式光镊可以提供皮牛级横向光阱力,能够实现光捕获,当只考虑光束的束腰半径和光功率两个因素时,实验数据与理论分析吻合得很好。这一结果对光镊技术在生物学、生物医学以及纳米技术等领域的应用是有帮助的。
- 激光技术 /
- 光镊 /
- 干涉 /
- 光阱 /
- 囚禁 /
- 操纵
Abstract: In order to measure the optical trap force, how two beams with optical off-axes in one plane generate an interference field was introduced, based on which a so-called interferometric optical tweezers was built up.Firstly how two coplanar laser beams at a certain angle interfered was analyzed,i.e.,the principle of two-dimension optical tweezers,then the principle of the three-dimension optical tweezers was presented.After analyzing the force acting on the polystyrene beads, the analytical and experimental data of the optical trap force were obtained.The result showed that interferometric optical tweezers could provide cross trap force about pico-Newton level and achieve optical trapping,the experiment data accorded with the theoretic results very well when only the optical power and the full width half maximum of the beam were considered.The result is very helpful to optical tweezers' application in biology, biomedicine and nano-technology.
- laser technique /
- optical tweezers /
- interferometric /
- optical trap /
- confinement /
- manipulation

[1]	ASHKIN A,DZIEDZIC J M,BJORKHOLM J E.Observation of a single beam gradient force optical trap for dielectric particles[J].Opt Lett,1986,20(6):288-290.
[2]	ARTHUR E,CHIOU A,WANG W.Interferometric optical tweezers[J].Opt Commun,1997,26(9):7-10.
[3]	TAN A L,ZHAO Y,SHI J Sh.The analysis of the optical trap force in a single optical trap based on MATLAB[J].Laser Technology,2004,28(4):373-375(in Chinese).
[4]	KRONER A,RINALDI F,KARDOSH I,et al.Towards ultra-compact optical tweezers without external optics[C]//Laser and Eleetro-Optics Europe,2005.Munich:CLEO,2005:633.
[5]	GARY J,HENRY T,ALAN J,et al.Advanced optical tweezers for the study of cellular and molecular biomechanics[J].Transaction on Biomedical Engineering,2003,50(1):57-62.
[6]	ASHKIN A.History of optical trapping and manipulation of small-neutral particles,atoms,and moleculars[J].Selected Topics in IEEE J Q E,2000,6(6):841-856.
[7]	HANSEN P M,FLYVBJERG H.Tweezercalib 2.0:faster version of MATLAB package for precise calibration of optical tweezers[J].Computer Physics Communications,2006,47(11):518-520.
[8]	TAGUCHI K,ATSUTA K,NAKATA T,et al.Levitation of a microscopic object using plural optical fibers[J].Opt Commun,2000,29(8):43-47.
[9]	WRIGHT W H,SONEK G J,BERNS M W.Parametric study of the forces on microspheres held by optical tweezers[J].Appl Opt,1994,33(9):1735-1748.
[10]	CHIOU A.Photorefractive phase-conjugate optics for optical image processing,trapping,and manipulation of microscopic objects[J].Devices and Applications,1999,87(1):2072-2074.
[11]	ROHRBACH A,KRESS H.Three-dimensional tracking of small spheres in focused laser beams:influence of the detection angular aperture[J].Opt Lett,2003,37(5):411-413.
[12]	BERG-SORENSEN K,FLYVBJERG H.Power spectrum analysis for optical tweezers[J].Science Instrument,2004,75(10):594-612.
[13]	LUO Y Q,WANG W P,LI J F.Investigation of an optical limiting mechanism in carbon nanotube suspension[J].Laser Technology,2007,31(1):46-48(in Chinese).

[1]	谈爱玲 , 赵勇 , 史锦珊 . 基于MATLAB的单光阱光镊中光阱力的分析. 激光技术, 2004, 28(4): 373-375,400.
[2]	魏勇 . 用激光光镊测量液体微区的粘滞系数. 激光技术, 2016, 40(5): 738-741. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.05.025
[3]	吴舒哲 , 唐嘉 , 熊亮 , 黄佐华 . 一种基于共轴干涉的相位物体定量成像技术. 激光技术, 2017, 41(2): 275-279. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.02.026
[4]	邓晓鹏 , 文伟 . 基于干涉的二值图像逻辑运算加密技术. 激光技术, 2010, 34(3): 401-404. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.03.033
[5]	杨安 , 中岛健 . 小型激光多普勒干涉系统的研究. 激光技术, 1994, 18(4): 202-206.
[6]	刘娜 , 杨苏辉 , 程丽君 , 赵长明 , 李静 , 赵一鸣 . 光载微波信号抗大气干扰的研究. 激光技术, 2018, 42(5): 611-616. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.05.006
[7]	李岩 , 张书练 , 孟祥旺 , 张志诚 , 欧家鸣 , 刘静华 . 激光微束细胞操作系统. 激光技术, 2001, 25(2): 90-94.
[8]	李雷 . 用光镊研究稳恒磁场对血红细胞的活性影响. 激光技术, 2013, 37(6): 799-802. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.06.021
[9]	李盛林 , 王华英 . 基于光栅滤波器的新型光学图像加密技术. 激光技术, 2018, 42(5): 655-658. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.05.014
[10]	赵育良 , 许兆林 , 李开端 . 基于CCD的激光微位移测量系统研究. 激光技术, 2003, 27(1): 73-75.
[11]	娄本浊 . 一种测量液体旋光特性的共光路外差干涉技术. 激光技术, 2012, 36(1): 5-7,12. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.01.002
[12]	郝殿中 , 吴福全 , 孔伟金 . 干涉法测量晶体的折射率. 激光技术, 2003, 27(5): 407-408.
[13]	易亨瑜 . 光热干涉检测系统的实验参数选择. 激光技术, 2006, 30(4): 347-350.
[14]	蔡生景 , 李国华 , 吕廷芬 , 孔德福 . 多光束干涉对钒酸钇棱镜透射比的影响. 激光技术, 2011, 35(1): 99-101. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.01.027
[15]	李恒鹤 , 马森 , 谢芳 . 高稳定大量程复合光纤干涉位移测量系统研究. 激光技术, 2012, 36(6): 738-741. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.06.007
[16]	郑宇 , 杜惊雷 . 多束表面等离子体干涉场的模拟研究. 激光技术, 2013, 37(1): 28-31. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.O1.007
[17]	王平江 , 吴浩 , 陈吉红 , 唐小琦 . 动光式激光切割无缝拼接技术的研究与应用. 激光技术, 2009, 33(4): 369-373. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2009.04.010
[18]	尹国福 , 鲁建存 , 刘彦义 , 贺爱峰 , 曹椿强 . 激光起爆系统光路完整性检测技术研究. 激光技术, 2011, 35(4): 554-558. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.04.028
[19]	张光辉 , 黄宇星 , 黄平 , 周辽 , 焦辉 , 龙芋宏 . 水导激光技术中水-光耦合传能规律研究. 激光技术, 2022, 46(6): 749-754. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2022.06.006
[20]	陈德良 , 冯彩玲 , 秦水介 . 石英微通道内测量细胞表面电荷的研究. 激光技术, 2009, 33(6): 561-564. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2009.06.001

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干涉式多光镊系统研究

作者简介: 齐跃峰(1972- ),男,副教授,博士,研究方向为光纤传感技术.E-mail:yfqi@ysu.edu.cn

1. 燕山大学, 信息科学与工程学院, 秦皇岛, 066004

收稿日期: 2008-02-18
录用日期: 2008-03-31
网络出版日期: 2009-04-25

关键词:

激光技术 /
光镊 /
干涉 /
光阱 /
囚禁 /
操纵

摘要: 为了定量测量光阱力,采用共面但不同轴的两束激光束产生干涉光场进而构成干涉式光镊系统的方法,分析了两束同向传输激光束以一定角度相干涉从而产生干涉条纹,即2维多光镊的原理,并给出了3维光镊的实验系统。采用分析作用在聚苯乙烯小球上的力的方法,进行了理论分析和实验验证,取得了光阱力分布的数据。结果表明,干涉式光镊可以提供皮牛级横向光阱力,能够实现光捕获,当只考虑光束的束腰半径和光功率两个因素时,实验数据与理论分析吻合得很好。这一结果对光镊技术在生物学、生物医学以及纳米技术等领域的应用是有帮助的。