双折射晶体微粒光致旋转受其半径影响分析 被引量：6

1

作者 张景超 朱艳英 +3 位作者 窦红星 魏勇 沈军峰 姚远 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第1期155-159,共5页

利用双折射晶体微粒在具有自旋角动量的光束作用下可产生围绕自身光轴旋转的特性,在光镊实验平台上实现了双折射晶体微粒的光致旋转。为了提高晶体微粒的旋转频率,从理论和实验上对双折射晶体微粒的旋转频率受其半径的影响进行了分析。... 利用双折射晶体微粒在具有自旋角动量的光束作用下可产生围绕自身光轴旋转的特性,在光镊实验平台上实现了双折射晶体微粒的光致旋转。为了提高晶体微粒的旋转频率,从理论和实验上对双折射晶体微粒的旋转频率受其半径的影响进行了分析。用MATLAB模拟出CaCO3晶体微粒和SiO2晶体微粒的旋转频率与其半径的三次方成反比的关系曲线,并测得相应的实验关系曲线,其结果与理论分析相吻合。在相同的激光功率下,CaCO3晶体微粒的最高旋转频率可达15.1 Hz,SiO2晶体微粒的最高旋转频率可达11.4 Hz。该结论可用于光致旋转在实际应用中晶体微粒大小的选择和其旋转频率的优化控制。 展开更多

关键词 光致旋转 双折射晶体 自旋角动量 旋转频率

原文传递

一种微型转子的激光加工和光致旋转 被引量：5

2

作者 祝安定 刘宇翔 +2 位作者 郭锐 肖诗洲 黄文浩 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期10-13,共4页

利用单束强聚焦激光产生的光学力可以驱动微型器件,具有无机械接触和无需导线等优点,为微型机电系统提供了一种新型的驱动方式。在自行研制的飞秒激光微细加工系统中,采用一种新型的丙烯酸酯紫外光固化树脂,通过双光子聚合加工出直径6μ... 利用单束强聚焦激光产生的光学力可以驱动微型器件,具有无机械接触和无需导线等优点,为微型机电系统提供了一种新型的驱动方式。在自行研制的飞秒激光微细加工系统中,采用一种新型的丙烯酸酯紫外光固化树脂,通过双光子聚合加工出直径6μm的万字形微转子。利用光镊装置实现了微转子的俘获,并在激光功率50mW时实现了转速为200rpm的光致旋转。微型转子的光致旋转为实现微机械马达提供了一种有效手段。 展开更多

关键词 微型转子 激光加工 光驱动 光致旋转

下载PDF 职称材料

碳酸钙微粒光致旋转的实验和理论研究 被引量：12

3

作者 雷铭 姚保利 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期816-819,共4页

理论分析了由于光束轨道角动量和自旋角动量传递以及微粒的特殊形状导致微粒旋转的机理.实验建立了单光束激光光镊装置,不仅可以捕获并移动直径为微米量级的微小粒子,而且利用圆偏振光与微粒之间角动量的传递,实现了对具有双折射特性的... 理论分析了由于光束轨道角动量和自旋角动量传递以及微粒的特殊形状导致微粒旋转的机理.实验建立了单光束激光光镊装置,不仅可以捕获并移动直径为微米量级的微小粒子,而且利用圆偏振光与微粒之间角动量的传递,实现了对具有双折射特性的碳酸钙微粒的光致旋转.实验中发现微粒的旋转不仅取决于光束的偏振态,还与微粒本身的形状有关,解释了实验中观察到的几种旋转现象.碳酸钙微粒旋转的最高转速达到12转/秒,转速与激光功率成正比. 展开更多

关键词 光镊 光致旋转 角动量

下载PDF 职称材料

光致旋转中晶体微粒厚度对旋转频率的影响 被引量：1

4

作者 魏勇 朱艳英 肖长江 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2014年第10期1095-1099,共5页

从理论上讨论了双折射晶体微粒与圆偏振光束作用的基本过程,建立了由于光束自旋角动量向双折射晶体微粒的转移所引起的旋转现象的物理模型。为提高晶体微粒的旋转频率,从理论和实验两方面对CaCO3和SiO2晶体微粒的厚度与其旋转频率的关... 从理论上讨论了双折射晶体微粒与圆偏振光束作用的基本过程,建立了由于光束自旋角动量向双折射晶体微粒的转移所引起的旋转现象的物理模型。为提高晶体微粒的旋转频率,从理论和实验两方面对CaCO3和SiO2晶体微粒的厚度与其旋转频率的关系进行了详细分析。基于MATLAB软件分别模拟出双折射晶体微粒的厚度与其旋转频率的正弦关系曲线,并通过实验测得相应的晶体旋转频率数据进行验证。结果表明,在有效激光功率为10 mW的条件下CaCO3和SiO2双折射晶体微粒的最大旋转频率分别为1.7 Hz和1.5 Hz。该结果可用于光致旋转在微机械设计中转子厚度的选择和其旋转频率的最优化控制。 展开更多

关键词 激光光学 光致旋转 自旋角动量 旋转频率

下载PDF 职称材料

一种利用光致旋转效应测量液体粘滞系数的新方法 被引量：1

5

作者 窦会庆 徐建波 《山东师范大学学报（自然科学版）》 CAS 2009年第1期58-60,共3页

用流体力学的方法，导出了圆偏振光作用下光镊光场中液体粘滞系数、激光功率、微粒转速及微粒尺度等参量之间的关系，根据推导结果得出了一种通过测量液体中微粒在聚焦圆偏振光作用下的旋转速度进而计算液体粘滞系数的新方法，并用Fries... 用流体力学的方法，导出了圆偏振光作用下光镊光场中液体粘滞系数、激光功率、微粒转速及微粒尺度等参量之间的关系，根据推导结果得出了一种通过测量液体中微粒在聚焦圆偏振光作用下的旋转速度进而计算液体粘滞系数的新方法，并用Friese等人的一组光致旋转实验参数进行了验证。 展开更多

关键词 光致旋转 粘滞系数 流体力学 光镊

下载PDF 职称材料

单轴晶体微粒光致旋转理论模型

6

作者 朱艳英 沈军峰 +2 位作者 姚文颖 魏勇 王锁明 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期59-64,共6页

为实现单轴晶体微粒的高精度、可操控旋转,利用偏振光与单轴晶体微粒的相互作用来实现光致旋转.基于晶体波动光学理论,考虑影响单轴晶体微粒旋转角速度的主要因素（晶体微粒的厚度和半径、单轴晶体光轴与晶面的夹角、光束在晶面的反射... 为实现单轴晶体微粒的高精度、可操控旋转,利用偏振光与单轴晶体微粒的相互作用来实现光致旋转.基于晶体波动光学理论,考虑影响单轴晶体微粒旋转角速度的主要因素（晶体微粒的厚度和半径、单轴晶体光轴与晶面的夹角、光束在晶面的反射率和透射率、光束振幅比和位相差、激光功率等）,推导出正晶体和负晶体微粒旋转角速度的一般公式.并就各种影响因素分别对正、负晶体中具有代表性的CaCO3和SiO2晶体微粒进行了模拟分析,所得到的晶体微粒旋转频率与激光功率成正比,与现有文献的实验结果一致,证明了该理论模型的合理性.依据理论分析结果,选用半径和厚度均为1~3μm的CaCO3晶体微粒作为机械转子,对单轴晶体微粒光致旋转应用于微机械转子进行优化设计,提高了微机械转子的旋转频率.研究结果为晶体转子的选材和光驱动微机械马达的设计提供了更加精确合理的理论支持. 展开更多

关键词 激光物理 光镊 偏振光 光致旋转 单轴晶体

下载PDF 职称材料

改进Friese光致旋转理论的模拟及实验分析

7

作者 魏勇 朱艳英 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2015年第10期1221-1224,共4页

为验证改进Friese光致旋转理论的合理性和可靠度,搭建了实时、快速测量单轴双折射样品粒子转动情况的光镊实验平台。捕获激光微束首先被聚光镜收集,经二向色镜和成像透镜后被四象限探测器接受,四象限探测器的信号变化反映了微观物体在... 为验证改进Friese光致旋转理论的合理性和可靠度,搭建了实时、快速测量单轴双折射样品粒子转动情况的光镊实验平台。捕获激光微束首先被聚光镜收集,经二向色镜和成像透镜后被四象限探测器接受,四象限探测器的信号变化反映了微观物体在囚禁光阱的运动情况,然后使用数据采集卡采集四象限探测器的信号,最后通过信号和图像处理分析得到样品粒子的运动情况,并把实验结果与理论分析对比。结果表明,改进Friese理论的模拟曲线与测得的实验数据更相符。该激光光镊系统可用于驱动微纳机械装置、测量微纳系统的力学参数以及组装生物器件等。 展开更多

关键词 物理光学 光镊 光致旋转 自旋角动量

下载PDF 职称材料

暗中空激光束轨道角动量及光致旋转效应

8

作者 肖宏波 李楠 《通化师范学院学报》 2008年第8期38-41,共4页

采用二阶矩的方法,以Laguerre-Gauss光束为例,将三维光场展开成二阶矩参数矩阵,通过对该矩阵的分析表明通过对光束二阶矩参数矩阵中的扭转参量〈xθy〉和〈yθx〉的计算,能够得出激光束的轨道角动量的性质.并介绍了暗中空激光束轨道角... 采用二阶矩的方法,以Laguerre-Gauss光束为例,将三维光场展开成二阶矩参数矩阵,通过对该矩阵的分析表明通过对光束二阶矩参数矩阵中的扭转参量〈xθy〉和〈yθx〉的计算,能够得出激光束的轨道角动量的性质.并介绍了暗中空激光束轨道角动量传递给微粒所引起的微粒光致旋转效应,分析了激光束轨道角动量所引起的光致旋转机理. 展开更多

关键词 暗中空光束 角动量 光扳手 光致旋转

下载PDF 职称材料

晶体微粒光致旋转的角速度受其厚度影响分析 被引量：3

9

作者 管晓微 朱艳英 +3 位作者 魏勇 吕威 荆敏娟 李解 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2010年第4期358-360,共3页

从理论上分析了光束自旋角动量使晶体微粒光致旋转的原理。基于MATLAB模拟了不同激光功率下晶体微粒的厚度与其旋转角速度的变化关系,并给出了同一激光功率下不同厚度的晶体微粒获得最大旋转角速度时的理论数据。该结果对实验中如何有... 从理论上分析了光束自旋角动量使晶体微粒光致旋转的原理。基于MATLAB模拟了不同激光功率下晶体微粒的厚度与其旋转角速度的变化关系,并给出了同一激光功率下不同厚度的晶体微粒获得最大旋转角速度时的理论数据。该结果对实验中如何有效地提高晶体微粒的旋转角速度有一定的指导意义。 展开更多

关键词 光致旋转 自旋角动量 微粒厚度 旋转角速度

下载PDF 职称材料

晶体微粒光致旋转的研究

10

作者 荆敏娟 《运城学院学报》 2014年第2期55-57,共3页

理论分析了光束具有的自旋角动量传递给晶体并导致其旋转的机理。并以碳酸钙粒子为例从理论上的分析了有效功率,粒子形状和大小,以及粘滞系数对旋转角速度的影响。对实验中如何提高晶体旋转角速度具有一定参考价值。

关键词 光致旋转 旋转角速度 有效功率 粘滞系数

下载PDF 职称材料

光阱中光致旋转测量液体温度的研究

11

作者 魏强 秦水介 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2010年第6期598-600,共3页

根据偏振光束与双折射性晶体粒子的相互作用原理,对双折射性晶体粒子在激光光阱中的转动频率与粒子所在液体的粘滞系数的关系进行了研究,并利用MATLAB数值仿真对其进行了分析。分析结果显示了液体的粘滞系数影响粒子的转动频率,而液体... 根据偏振光束与双折射性晶体粒子的相互作用原理,对双折射性晶体粒子在激光光阱中的转动频率与粒子所在液体的粘滞系数的关系进行了研究,并利用MATLAB数值仿真对其进行了分析。分析结果显示了液体的粘滞系数影响粒子的转动频率,而液体的粘滞系数与液体的温度相关,这样可以通过观测粒子的转动频率的变化得到液体的温度改变,实现对液体温度实时监测。 展开更多

关键词 光镊 温度 粘滞系数 光致旋转

下载PDF 职称材料

光阱中的CaCO_3晶体微粒的光致旋转 被引量：17

12

作者 孙玉芬 李银妹 楼立人 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期315-318,共4页

从理论上分析了偏振光束与双折射晶体粒子的相互作用过程,讨论了由于光束自旋角动量向晶体粒子的传递所导致的光致旋转效应的原理,并在纳米光镊装置上利用线偏振He Ne激光器(633 nm,10 mW)形成了光镊光阱,利用1/4波片来改变光镊光束的... 从理论上分析了偏振光束与双折射晶体粒子的相互作用过程,讨论了由于光束自旋角动量向晶体粒子的传递所导致的光致旋转效应的原理,并在纳米光镊装置上利用线偏振He Ne激光器(633 nm,10 mW)形成了光镊光阱,利用1/4波片来改变光镊光束的偏振状态,在不同的椭圆偏振状态下实现了直径约为几微米的CaCO3 晶体微粒的捕获和光致转动.同时利用CCD相机和四像限探测器(QD)测量了粒子光致旋转的转动频率,研究了粒子的旋转频率随激光功率的变化关系.结合实验结果从理论上详细讨论了粒子自身的性质,如厚度、半径和晶体粒子的光轴取向等因素对粒子光致旋转转动速度与激光功率关系的影响. 展开更多

关键词 激光光学 光致旋转 光镊 自旋角动量 偏振光 双折射

原文传递

入射光椭圆度对晶体微粒旋转角速度的影响 被引量：5

13

作者 朱艳英 魏勇 +3 位作者 窦红星 沈军峰 靳李丽 李云涛 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第12期3406-3409,共4页

光致旋转技术在微机械和微生物等领域的应用越来越广泛。利用光束自旋角动量可以导致晶体微粒光致旋转的机理,从理论上分析了入射光椭圆度对晶体微粒旋转角速度的影响。通过MATLAB对不同激光功率下,光束的椭圆度与晶体微粒旋转角速度的... 光致旋转技术在微机械和微生物等领域的应用越来越广泛。利用光束自旋角动量可以导致晶体微粒光致旋转的机理,从理论上分析了入射光椭圆度对晶体微粒旋转角速度的影响。通过MATLAB对不同激光功率下,光束的椭圆度与晶体微粒旋转角速度的关系进行数值模拟。结果表明:在实际对晶体微粒光致旋转操作中,晶体微粒能否旋转起来取决于光束椭圆度与微粒厚度之间的关系;在同一激光功率下,光束椭圆度与晶体微粒旋转角速度呈正旋曲线变化。因此,通过调节光束的椭圆度和较高的激光功率可以提高晶体微粒的旋转角速度。该结论对光驱动微机械马达的优化设计有一定的指导意义。 展开更多

关键词 光致旋转 自旋角动量 光束椭圆度 晶体微粒 旋转角速度

原文传递

激光光阱中微粒的光致旋转 被引量：9

14

作者 孙玉芬 李银妹 楼立人 《激光与光电子学进展》 CSCD 2003年第10期23-28,共6页

光致旋转是实现微机械马达的有效手段,它是在光镊(或者称激光光阱)对微粒的三维操作基础上又增加了一维角向的操作,这对微操作是具有重要意义的。光镊的出现促进了光致旋转的发展,本文概述了近年来国际上利用光镊实现光致旋转的研究进... 光致旋转是实现微机械马达的有效手段,它是在光镊(或者称激光光阱)对微粒的三维操作基础上又增加了一维角向的操作,这对微操作是具有重要意义的。光镊的出现促进了光致旋转的发展,本文概述了近年来国际上利用光镊实现光致旋转的研究进展。根据所利用的自旋角动量和轨道角动量的动量类型,讨论了现有的多种光致旋转方法,并进行了比较,给出所用样品粒子的种类及特性、光束和实验装置的特点以及最终所获得的结果。 展开更多

关键词 激光光阱 微粒 光致旋转 光镊 动量类型

原文传递

利用偏振光实现双折射微粒的光致旋转 被引量：4

15

作者 王康俊 李银妹 +2 位作者 楼立人 孙玉芬 刘涛 《应用激光》 CSCD 北大核心 2003年第5期295-298,共4页

利用偏振光与双折射性微粒相互作用时自旋角动量的传递 ,实现了光镊悬浮的CaCO3 晶体微粒的光致旋转 ,并利用四象限探测器 (QD)测量了微粒转动周期及其与偏振状态的关系 ,还分析讨论了微粒在光镊作用下的转动特性 ,给出一些定性结论。

关键词 偏振光 自旋角动量 光镊 CACO3 碳酸钙 晶体微粒 双折射微粒 光致旋转

原文传递

利用具有自旋角动量的光束实现微粒的旋转 被引量：1

16

作者 高秋娟 朱艳英 +1 位作者 史锦珊 李亚林 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期324-326,共3页

从理论上分析了偏振光束与双折射晶体粒子的相互作用过程,讨论了由于光束自旋角动量向晶体粒子的传递所导致的光致旋转效应的原理。研究了粒子的旋转频率随激光功率的变化关系,讨论了粒子自身的性质,如厚度、半径和晶体粒子的光轴取向... 从理论上分析了偏振光束与双折射晶体粒子的相互作用过程,讨论了由于光束自旋角动量向晶体粒子的传递所导致的光致旋转效应的原理。研究了粒子的旋转频率随激光功率的变化关系,讨论了粒子自身的性质,如厚度、半径和晶体粒子的光轴取向等因素对粒子光致旋转转动速度与激光功率关系的影响。 展开更多

关键词 双折射 光致旋转 自旋角动量 偏振光

下载PDF 职称材料

晶体微粒光旋转频率受其厚度影响的实验分析

17

作者 魏勇 肖长江 刑经纬 《半导体光电》 CAS 北大核心 2015年第2期236-239,共4页

为优化双折射晶体微粒的旋转频率,基于光致旋转技术对晶体微粒在偏振光自旋角动量作用下的转动进行了理论分析,通过给定参数模拟了石英(SiO2)晶体微粒旋转频率与其厚度和激光有效功率的变化关系曲线。依此优化了光致旋转的实验装置,并... 为优化双折射晶体微粒的旋转频率,基于光致旋转技术对晶体微粒在偏振光自旋角动量作用下的转动进行了理论分析,通过给定参数模拟了石英(SiO2)晶体微粒旋转频率与其厚度和激光有效功率的变化关系曲线。依此优化了光致旋转的实验装置,并在此装置上对不同厚度的石英晶体微粒的旋转频率进行了测量。结果表明,微粒的旋转频率与微粒厚度呈现周期性曲线变化关系,并且旋转频率与有效激光功率成正比,实验测得石英晶体微粒的最高旋转频率为9.2Hz,与理论模拟结果基本吻合。该结论为光驱动微机械马达实现技术的进一步深入研究提供了基础理论和技术保障。 展开更多

关键词 激光光学 光致旋转 自旋角动量 旋转频率

原文传递

利用计算全息产生的拉盖尔-高斯光束旋转微粒 被引量：5

18

作者 施丽 李静 陶陶 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2012年第11期1226-1229,共4页

分析了采用计算全息再现拉盖尔-高斯(Laguerre-Gaussian,LG)光束光场的原理。将计算全息法生成的全息图载入空间光调制器(spatial light modulator,SLM),在全息光镊平台上生成了LG光束。对吸收性氧化铜(CuO)微粒进行了系列旋转操纵实验... 分析了采用计算全息再现拉盖尔-高斯(Laguerre-Gaussian,LG)光束光场的原理。将计算全息法生成的全息图载入空间光调制器(spatial light modulator,SLM),在全息光镊平台上生成了LG光束。对吸收性氧化铜(CuO)微粒进行了系列旋转操纵实验。实验发现单个微粒既可以被光学漩涡捕获在暗中空区域绕固定轴旋转,又可以被囚禁在光强最大值处绕轨道旋转;还实现了多个微粒的绕轨道旋转。通过实验观察和测量,得出了微粒旋转的周期与激光功率和角向指数的变化关系。所得结果对光致旋转微粒的精确操控具有一定的指导作用。 展开更多

关键词 计算全息 光致旋转 拉盖尔-高斯光束 空间光调制器

下载PDF 职称材料

圆偏振涡旋光致非轴向自旋和轨道运动研究

19

作者 蔡亚楠 严绍辉 +4 位作者 张亚楠 柳牧龙 张锐 任文艺 姚保利 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期105-112,共8页

为了实现粒子的非轴向旋转操控,对圆偏振涡旋光的光致旋转特性进行了研究。理论上,利用T矩阵理论,计算光场作用于微粒的光力和力矩,分析圆偏振涡旋光场中自旋角动量和轨道角动量的取向对非轴向旋转效应的影响。研究结果表明:当轨道角动... 为了实现粒子的非轴向旋转操控,对圆偏振涡旋光的光致旋转特性进行了研究。理论上,利用T矩阵理论,计算光场作用于微粒的光力和力矩,分析圆偏振涡旋光场中自旋角动量和轨道角动量的取向对非轴向旋转效应的影响。研究结果表明:当轨道角动量和自旋角动量的方向相同时,粒子除受轨道矩和轴向自旋矩作用外,还受一个可观的横向自旋矩作用,可以诱导粒子同时做轨道和非轴向自旋运动;当轨道角动量和自旋角动量方向相反,则粒子受到的横向自旋矩难以驱动其做非轴向自旋运动。实验上,利用全息光镊系统捕获微米尺度的粒子,观察到粒子做轨道运动时的非轴向自旋现象,对理论研究结果进行了初步验证。 展开更多

关键词 全息光镊 涡旋光束 光致旋转 非轴向自旋 横向自旋角动量

下载PDF 职称材料

光驱动马达技术中晶体转子厚度的优化分析 被引量：1

20

作者 魏勇 朱艳英 肖长江 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期194-197,共4页

为了提高碳酸钙晶体转子的转动频率,采用了激光微束驱动单轴双折射晶体使其产生旋转的方法,并改进了光致旋转的实验系统。对给定实验参量下的碳酸钙晶体转子的转动频率与其厚度和激光有效功率的变化关系进行了理论分析,通过实验测得了... 为了提高碳酸钙晶体转子的转动频率,采用了激光微束驱动单轴双折射晶体使其产生旋转的方法,并改进了光致旋转的实验系统。对给定实验参量下的碳酸钙晶体转子的转动频率与其厚度和激光有效功率的变化关系进行了理论分析,通过实验测得了不同厚度碳酸钙晶体转子的转动频率值,并对影响转子转动频率的主要因素进行了详细讨论。结果表明,碳酸钙晶体转子的转动频率与其厚度呈现余弦变化关系,当入射有效激光功率为10mW时,测得其最大转动频率值为8.9Hz,实验结果与理论模拟基本吻合。该结论为微观范围内生物活细胞的颗粒分类、微纳机械转子的性能研究等提供了技术保障。 展开更多

关键词 物理光学 光致旋转 自旋角动量 转动频率

下载PDF 职称材料