新型構造光束的產生及其在光鑷中的套用研究

《新型構造光束的產生及其在光鑷中的套用研究》是依託電子科技大學,由楊元傑擔任醒目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：新型構造光束的產生及其在光鑷中的套用研究
• 依託單位：電子科技大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：楊元傑

項目摘要

平頂光束在雷射加工、雷射核物理及生物醫學工程等領域均有著重要的套用價值。而常見的平頂光束模型在光束傳輸到遠場或是通過透鏡聚集後的焦平面上的強度分布將不再是均勻分布，這種現象嚴重的限制了其實際套用價值。另一方面，最近一項研究表明部分相干虛宗量拉蓋爾－高斯光束在光鑷技術中具有有重要的套用前景。但由於虛宗量拉蓋爾－高斯光束不是穩定球面腔的模，所以很難在實驗中產生相干或部分相干虛宗量拉蓋爾－高斯光束。本項目將提出一種採用構造光束的方法解決上述的這兩類實際套用及科學問題。首先，擬根據菲涅耳衍射理論及Collins公式，構造兩種光束的數學模型，使該兩種光束傳輸到遠場後分別演變為理想的平頂光束和部分相干虛宗量拉蓋爾－高斯光束。並在實驗上產生這兩種光束。然後，研究這兩類光束在光鑷中的套用，並重點研究一種理論上可產生無窮大梯度力的新型光鑷，為探索新型的光學操控技術提供思路。

結題摘要

新型構造光束因為獨特的空間結構，在光鑷、雷射雷射及納米技術方面具有重要的套用前景。項目開展期間，按照申請書的研究內容和研究方案，深入地研究了新型構造光束的理論模型及實驗，並研究了利用新型構造光束進行納米粒子操縱的理論和實驗研究。在理論上提出了幾種新型的構造光束，包括理想平頂光束、部分相干反常渦旋光束和反常貝塞爾渦旋光束等，並在實驗上實現了一些具有奇特空間結構的構造光束，並開展了利用這些新型具有特殊結構的光場進行納米粒子操縱的理論和實驗研究。在項目開展的過程中，做出了若干項重要的理論創新和實驗驗證：（1）提出了反常貝塞爾渦旋光束的理論模型，並在實驗上實現了這類拓撲荷隨著傳輸距離連續變化的反常貝塞爾光束,研究成果發表在Nanophotonics上；（2）發現了旋轉對稱結構中的軌道角動量選模原理，研究成果發表在Physical Review Letters上；（3）實驗上產生了點狀陣列結構的空間光場，並利用該光場進行了金屬納米顆粒的操控，相關成果發表在Nanophotonics上。 項目立項時預期發表SCI收錄的學術論文10篇以上（其中二區以上論文4篇），截止結題時已經錄用和發表SCI論文13篇（其中發表11篇，錄用2篇），包括一區論文3篇，二區論文4篇；預期申請發明專利2項，實際申請了3項發明專利；預期培養碩士研究生6名以上，實際已經培養14名碩士研究生，並正在指導博士研究生2人和碩士研究生7人。各項目標均超額完成。