全文总字数：3793字
1. 研究目的与意义（文献综述）
光具有能量和动量，经典光学主要是以电磁辐射本身为研究对象，而近代光学的发展则是以光与物质相互作用为重要的研究内容。20 世纪 60 年代激光的发明，为人们研究光与物质相互作用提供了一种崭新的光源，其中高简并度的激光束使得光镊技术得以问世。自从1970年贝尔实验室的arthur ashkin等人发明了光镊以来[1]，它不仅丰富和推进了光学领域的发展，也为光学与其他多学科的交叉融合架起了一座桥梁，彰显出了它独特而不可替代的作用。在生命科学领域中，光镊常用于细胞力学的相关研究，已实现了诸多令人瞩目的研究成果。利用光镊操纵微小物体的能力，科学家可以将细菌或细胞排列成想要的形状，甚至可以直接操控dna或细胞器。结合对捕获微粒的高精度探测能力，人们可以精确地测量为微粒位移和受力[2]。
在国内范围内，中国科技大学李银妹教授是光镊领域内的先行者，她的研究团队用单光纤光镊实现了拉伸微球，得出了红细胞的弹性模量，并分选出了单个水稻染色体[3]。另外，国内对于光镊部分的研究还包括：基于微光学器件及原理的相关光镊技术，双光镊测定蛋白质的相互作用、光镊技术研究粘附动力学、双芯光纤的光镊研究等[4]。在国外范围，单透镜光纤陷波是二维操纵中最简单，最有效的方法。可以通过此种方法测量被捕获粒子的运动速度与位移的关系[5]。 由guck等人研究并首次提出了双光束光镊，其主要构成为两个相向传播的激光光束，证明了在两束激光陷阱中拉伸软生物电解质的可能性，得到了对于单个细胞的捕获和拉伸效果[6]。自从首次演示使用两束稍微聚焦的反向传播激光束进行光捕获以来，已经报道了许多光学陷阱的实现方案，包括单光束梯度力阱（光镊），二极管激光阱以及最近的三维光纤光阱。从光纤末端射出的两个高斯光束用于在沿光束传播轴上精确地平衡来自每个光束的散射力的位置处形成陷阱。这项工作成功地限制了微米大小的介电粒子，并测量了光阱的有效弹簧常数[7]。然而，迄今为止，关于透镜光纤系统的研究还较为初步。
针对现有技术的不足，本课题将进一步研究透镜光纤系统，测量不同粒子位置下，沿纵向和横向上光镊捕获力的大小；根据测量结果讨论粒子位置对受力的影响，探讨测量误差的来源。利用流体动力学方法（静态法和动态法）测量透镜式光纤光镊的捕获力随微粒（如酵母菌）位置的变化曲线。
2. 研究的基本内容与方案
基本内容及目标：
-
了解光纤光镊的概念、原理与发展概况；着重掌握锥形光纤透镜的概念和原理。
-
掌握使用流体力学方法（静态法和动态法）测量粒子的捕获力的原理。
剩余内容已隐藏，您需要先支付后才能查看该篇文章全部内容！3. 研究计划与安排
第1－2周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需背景知识（光纤光镊的概念、原理与发展概况、力的测量方法、实验系统构成等）。确定方案，完成开题报告。
第3－4周：完成英文文献翻译。
第5－6周：撰写绪论部分内容。
剩余内容已隐藏，您需要先支付后才能查看该篇文章全部内容！4. 参考文献（12篇以上）
[1]ashkin a , dziedzic j m , bjorkholm j e , et al. observation of a single-beam gradient force optical trap for dielectric particles[j]. optics letters, 1986, 11:288-290.
[2]郑瑜. 真空光镊及其反馈控制[d].合肥:中国科学技术大学,2019.
[3]李银妹,姚焜,光镊技术[m],北京：科学出版社,2015.
[4]叶艾彦. 光纤光镊的细胞捕获特性与检测方法研究[d].成都:电子科技大学,2014.
[5] zhaohui hu, jia wang, jinwen liang, experimental measurement and analysis of the optical trapping force acting on a yeast cell with a lensed optical fiber probe[j], optics laser technology, 2007, 39: 475-480.
[6]guck j , ananthakrishnan r , moon t j , et al. optical deformability of soft biological dielectrics[j]. physical review letters, 2000, 84(23):5451-5454.
[7]e. r. lyons and g. j. sonek, confinement and bistability in a tapered hemispherically lensed optical fiber trap[j], appl. phys.lett.,1995,66(13):1584-1586.
剩余内容已隐藏，您需要先支付 10元 才能查看该篇文章全部内容！立即支付
课题毕业论文、开题报告、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
