聚焦部分相干涡旋光束作用于不同折射率瑞利粒子上的辐射力
平顶光束和平顶涡旋光束对金属瑞利粒子的光学俘获
１ 光 强 分 布 设涡 旋光 束通 过 ｚ＝ ＝ 一厂处 的焦 距为 厂 的透镜 ， 一 一－处 的光 场分 布在 直角 坐标 系 中可表示 为 ］ ＝ ｚ 厂
类 高斯分 布 或 中心 凹陷 的光束 究竟 能否 ３ 俘获 金 属瑞 利粒 子 ； 不 同光 强分 布 下 ， 维 在 俘获 金 属 瑞利 粒子 时 ， 其 复介 电常数 需满 足何 种条 件 。本文 以金 为例 ， 聚焦 场 中平 顶光 束 和平 顶 涡旋 光 束作 用 于金 属 瑞利 粒 子 上 的 对
而 平 顶 涡 旋 光 束 的梯 度力 不 能 作 为 回复 力 ， 此 不 能 俘 获 。最 后 ， 讨 论 了 不 同光 强 分 布 下 ， 获 金 属 瑞 利 粒 因 还 俘
子 时 复 介 电常 数 需 满 足 的 必要 条 件 。
关 键 词 ： 光 学 俘 获 ； 辐 射 力 ； 平 顶 光束 ； 平 顶 涡 旋 光 束 ； 金 属 瑞 利 粒 子
Ｅ ｚ， ｚ一一 ）一 厂 ｚ， ［ （ ｙ， （ ） ｚ＋ ｉ ｎ ｍ） ］ ｓ （ ｙ ｇ
功 率 为 Ｐ，则有 ＿。 １ 。
（） １
式 中 ： ｘ， 是 背景光 ； ｆ（ ） ７ 拓扑 电荷 ；ｇ （ 为 符 号 函数 ， ｍ＞ ０时 ， ＋ｌ ７＜ Ｏ时 ， 一 １ ｎ是 ｓ ｎ ｍ） 当 为 ，ｚ ７ 为 。假定 光 束 的
程 科， 向安平， 钟先琼
圆环衍射效应下涡旋光束的光强变化
关 键词 ：夫琅和 费衍射 ； 分相 干 涡旋光 束 ；光 强 标 识码 ： Ｏ ３ ． Ａ ｄ ｉ ０ ３ ６／．ｓｎ １ ０－６ ０ ２ １． ２０ ８ ｏ：１ ． ９ ９ｊｉ ． ０ ５５ ３ ． ０ ２ ０． ０ ｓ
Ｃｈａ ｅ ｏ ｎｔ ｎｓｔ ｆｖ ｒ ｅ ｅ ｍ ｉ ｆ ａ ｔ ｄ ｂ ｉ ｃ ｌ ｒ ｒ ｎｇ ｎｇ ｆｉ ｅ ｉｙ ｏ ｏ ｔ ｘ ｂ ａ ｄ ｆ ｒ ｃ ｅ ｙ ａ ｃ ｒ ｕ ａ ｉ
ｔ ｅ ｒ ｔｃ ｌ ｎ ｌ ｓｓａ ｄ ｎ ｍ ｅｉａ ａｃ ｌｔ ｎ Ｆ ｒｔ ｅｓ ｕ ｃ ｔ ｉｈ ｒｔｐ ｌｇ ｃ ｌｃ ａ ｇ ｓ ｈ ｏ ｅｉａ ａｙ ｉ ｎ ｕ ｒｃ ｌｃ ｌｕａ ｉ ． ｏ ｈ ｏ ｒ ｅｗｉ ｈ ｇ ｅ ｏ ｏｏ ｉａ ｈ ｒ ｅ ， ａ ｏ ｈ
Ａ （，）＝ ｉ ） ｅｐ一 ） ｐ ） ｉ ｚＹ （） ｚ ＝Ｅ （ ｘ 【 ｅ （ ｒ ＝ｏ 、 ｘ —ｌ ， １
ｉ Ｏ 、 ０
式 （） ， 和 Ｏ 分 别 为源 平 面上 光 束 的场 辐射 和 光斑 大 小 ， １ 中 Ｅ。 ＇ ｉ Ｏ ｍ 为涡旋 光束 的拓 扑 电荷 数 ，／ 光 束 的初 相 位 。做 简化 处 Ｐ为
干涡旋 光束 经 圆环衍 射后 光 强的计 算公 式 ， 究 了部分 相 干 涡旋 光束 通过 圆环后 的夫琅 和 费衍 研 射 特性 。通过 理论 分析 与数值 计 算表 明 ， 部分相 干 涡旋 光 束经 圆环衍 射后 的光 强分 布 情 况与 入
射光的相干度 、 入射光束的拓扑 电荷数 、 衍射孔径 的大小等 因素有关。当入射光束的拓扑 电荷 数 越 大 ， 干长度越 长 ， 射 孔 径 越 小 时 ， 射 光 束 的 光 强 分 布 会 更 加 清 晰 ， 射 效 果也 更 加 相 衍 衍 衍
第二章习题答案
第二章习题答案1、自发辐射：在没有任何的外界作用，粒子从高能态E2自发地辐射到低能态E1，同时发射出频率为ν、能量为12E E -=ην的光子，这个过程叫自发辐射。
所形成的光波相位不同，偏振方向不同，每个粒子所发出的光可能沿所有可能的方向传播。
受激吸收：处在下能级E1的粒子受到外来能量为12E E -=ην的光子的作用，吸收这个光子而跃迁到E2能级的过程，称为受激吸收。
受激辐射：处在上能级E2的粒子受到外来能量为12E E -=ην的光子的激励而跃迁到E1能级，并发射一个与外来光子一模一样的光子，这个过程称为受激辐射。
受激辐射的光子与外来光子具有相同的频率、相位、传播方向和偏振态。
2、自发辐射所形成的光波相位不同，偏振方向不同，每个粒子所发出的光可能沿所有可能的方向传播，因此形成的是自然光。
受激辐射的光子与外来光子具有相同的频率、相位、传播方向和偏振态，形成的相干光。
3、白炽灯降压可以提高使用寿命。
4、在普通紫外-可见光分光光度计（200~800nm ）中，要选择照明光源，首先此光源要满足光谱要求，光谱范围必须在200~800nm ，其次就是光源的强度是否在普通紫外-可见光分光光度计的接收范围内，最后就是稳定性和结构等其他方面是否满足要求。
5、结型电致发光（或称注入式发光）、粉末电致发光和薄膜电致发光。
6、当加上正向偏压时，外加电压削弱内建电场，使空间电荷区变窄，载流子的扩散运动又加强，构成少数载流子的注入，从而在PN 结附近产生导带电子和价带空穴的复合。
电子和空穴复合以光的形式辐射出来。
7、发光二极管是由P型和N型半导体组合成的二极管。
在PN结附近，N型材料中的多数载流子是电子，P型材料中的多数载流子是空穴，由于电子浓度不同，载流子扩散运动加强。
这样，在PN结型上，P区由于空穴向N区扩散运动而带负电荷，N区电子向P区扩散运动而带上正电荷，形成由N区指向P区方向的电场，此电场为内建电场。
内建电场使扩散运动减弱。
部分相干圆偏振反常涡旋光束的紧聚焦及辐射力研究
第５１卷 第４期 激光与红外Ｖｏｌ．５１，Ｎｏ．４ ２０２１年４月 ＬＡＳＥＲ ＆ ＩＮＦＲＡＲＥＤＡｐｒｉｌ，２０２１ 文章编号：１００１ ５０７８（２０２１）０４ ０５０２ ０７·光学技术·部分相干圆偏振反常涡旋光束的紧聚焦及辐射力研究董 淼，姚 骏，白毅华（电子科技大学物理学院，四川成都６１００５４）摘 要：根据矢量衍射理论和部分相干理论，推导了部分相干圆偏振反常涡旋光束经过高数值孔径聚焦透镜后的光强表达式。
详细讨论了入射光束参数以及聚焦透镜的数值孔径大小对光束紧聚焦特性的影响。
研究结果表明：自旋方向，拓扑荷数以及数值孔径大小对光强分布有影响，相干长度以及光束阶数仅改变光强值，光束经过紧聚焦后在轴向方向上自旋角动量可以转换为轨道角动量。
此外，研究了紧聚焦后光束对金属瑞利粒子的辐射力。
研究表明：低阶光学参数的部分相干左旋圆偏振反常涡旋光束形成的实心光强分布可对金属瑞利粒子捕获。
研究结果对部分相干涡旋光束在光镊中的应用具有理论价值。
关键词：涡旋光束；部分相干光束；紧聚焦；辐射力中图分类号：Ｏ４３６ 文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ ５０７８．２０２１．０４．０１６ＴｈｅｔｉｇｈｔｆｏｃｕｓｉｎｇｏｆｐａｒｔｉａｌｌｙｃｏｈｅｒｅｎｔｃｉｒｃｕｌａｒｌｙｐｏｌａｒｉｚｅｄａｎｏｍａｌｏｕｓｖｏｒｔｅｘｂｅａｍａｎｄｉｔｓｏｐｔｉｃａｌｆｏｒｃｅｓＤＯＮＧＭｉａｏ，ＹＡＯＪｕｎ，ＢＡＩＹｉ ｈｕａ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＰｈｙｓｉｃｓ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００５４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｖｅｃｔｏｒｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｔｈｅｏｒｙａｎｄｐａｒｔｉａｌｃｏｈｅｒｅｎｃｅｔｈｅｏｒｙ，ａｎａｌｙｔｉｃａｌｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｓｏｆｔｈｅｔｉｇｈｔｌｙｆｏ ｃｕｓｅｄｐａｒｔｉａｌｌｙｃｏｈｅｒｅｎｔｃｉｒｃｕｌａｒｌｙｐｏｌａｒｉｚｅｄａｎｏｍａｌｏｕｓｖｏｒｔｅｘｂｅａｍａｒｅｄｅｒｉｖｅｄ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈｅｔｉｇｈｔｆｏｃｕ ｓｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｒｅｓｔｒｏｎｇｌｙｄｅｐｅｎｄｅｎｔｏｎｔｈｅｏｐｔｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｉｎｃｉｄｅｎｔｂｅａｍａｎｄｎｕｍｅｒｉｃａｌａｐｅｒｔｕｒｅ（ＮＡ）ｖａｌ ｕｅ Ｉｎｐａｒｔｉｃｕｌａｒ，ｔｈｅｓｐｉｎｄｉｒｅｃｔｉｏｎ，ＮＡｖａｌｕｅａｎｄｔｈｅｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｃｈａｒｇｅｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏｍｏｄｕｌａｔｅｔｈｅｂｅａｍｐｒｏｆｉｌｅ，ｗｈｅｒｅａｓｔｈｅｂｅａｍｏｒｄｅｒａｎｄｃｏｈｅｒｅｎｃｅｌｅｎｇｔｈｏｎｌｙａｆｆｅｃｔｔｈｅｍａｘｉｍａｌｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｔｈｅｓｐｉｎａｎｇｕｌａｒｍｏｍｅｎｔｕｍｃａｎｂｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｄｉｎｔｏｔｈｅｏｒｂｉｔａｌａｎｇｕｌａｒｍｏｍｅｎｔｕｍａｌｏｎｇｔｈｅａｘｉａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔａｆｔｅｒｔｉｇｈｔｆｏｃｕｓｉｎｇ Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｆｏｒｌｅｆｔ ｈａｎｄｅｄｃｉｒｃｕｌａｒｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ，ｔｈｅｏｐｔｉｃａｌｆｏｒｃｅｓｏｆｓｕｃｈｂｅａｍｏｎｍｅｔａｌｌｉｃＲａｙｌｅｉｇｈｐａｒｔｉｃｌｅｓａｒｅｓｔｕｄｉｅｄ ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｓｕｃｈａｂｅａｍｃａｎｔｒａｐｍｅｔａｌｌｉｃＲａｙｌｅｉｇｈｐａｒｔｉｃｌｅｓ，ｗｈｉｃｈｅｘｈｉｂｉｔｐｏｔｅｎｔｉａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｎｏｐｔｉｃａｌｔｗｅｅｚｅｒｓ Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｖｏｒｔｅｘｂｅａｍ；ｐａｒｔｉａｌｌｙｃｏｈｅｒｅｎｔｂｅａｍ；ｔｉｇｈｔｆｏｃｕｓ；ｏｐｔｉｃａｌｆｏｒｃｅｓ作者简介：董 淼（１９８９－），男，博士研究生，主要研究方向为部分相干光束及其在光镊中的应用。
涡旋光束和光学涡旋
目前， 除了可用螺旋相位板
产生涡旋光束之外， 还有许多方
法可以产生涡旋光束。如运用全
息 光 栅 ［２５， ２６］， 由 低 阶 高 斯 模 产 生 涡
旋光束； 也可采用一个包含球形透
镜和柱透镜的模式转换器， 由高阶
厄 米 － 高 斯 模 获 得 涡 旋 光 束 ［２７，２８］； 还可选择性地直接从具有相位转 换 装 置 ［２９］ 的 激 光 谐 振 腔 中 产 生 涡 旋光束等。
１ 引言
光学涡旋是随着人们对光认 识的深入， 特别激光产生以后才逐 渐 有 了 较 为 清 晰 的 认 识 。 自 １９ 世 纪 Ａｉｒｙ ［１］ 发 现 在 透 镜 的 聚 焦 面 上 会形成一种奇异的环以后， 人们才 开 始 对 这 种 现 象 进 行 研 究 。 １９７３ 年 ， Ｗｉｌｌｉａｍ Ｈ． Ｃａｒｔｅｒ ［２］ 根 据 计 算 机模拟揭示： 可以通过对光束的极 轻微扰动使奇异环产生或消失。 之 后 ， Ｇ． Ｐ ． Ｋａｒｍａｎ 等 ［３￣７］ 研 究 揭 示： 奇异环或环的波前错位随着任 何非近轴激光束的传递而产生。 此外， 光束参数的变化导致位错反 应— —— 波 前 奇 异 性 的 不 断 产 生 和 消 失 。 后 来 ， Ａ． Ｖ． Ｖｏｌｙａｒ 等 ［８］提 出： 环的主要特征和边缘位错是横 向光学涡旋的一种空间运动， 这种 光学涡旋的基本单元具有相位奇 异性， 这是首次用光学涡旋来解释
ｖｏｒｔｉｃｅｓ ａｒｅ ｂ ｒｉｅｆｌｙ ｓ ｕｍｍａｒｉｚｅｄ ， ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅｉｒ ｐ ｒｏｇ ｒｅｓ ｓ ． Ａ ｂ ｒｉｅｆ ｏｕｔｌｏｏｋ ａｂ ｏｕｔ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ｓ ｔｕｄ ｙ ａｎｄ ａｐ ｐ ｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｏｐ ｔｉｃａｌ ｖｏｒｔｅｘ ｂ ｅａｍｓ ａｎｄ ｏｐ ｔｉｃａｌ ｖｏｒｔｉｃｅｓ ｉｓ ｄ ｉｓ ｃｕｓ ｓ ｅｄ ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ ｖｏｒｔｅｘ ｂ ｅａｍｓ； ｏｐ ｔｉｃａｌ ｖｏｒｔｉｃｅｓ； ｐ ｈａｓ ｅ ｓ ｉｎｇ ｕｌａｒｉｔｉｅｓ； ｏｒｂ ｉｔａｌ ａｎｇ ｕｌａｒ ｍｏｍｅｎｔｕｍ； ｈｅｌｉｃａｌ ｐ ｈａｓ ｅ； ｏｐ ｔｉｃａｌ ｍａｎｉｐ ｕｌａｔｉｏｎ 中图分类号 Ｏ４３６
【国家自然科学基金】_瑞利粒子_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2013年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
2013年 科研热词 高斯波束 透镜效应 透明性 纳米玻璃陶瓷 粒子水平集法 粒子修正 磷酸钛氧钾 电磁波束 瑞利散射 瑞利-泰勒不稳定性 溶胶-凝胶 涡旋流场 气溶胶粒子 散射 大气光学 内部结构 光散射 二氧化硅 二次谐波发生 上升气泡 推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
推荐指数 1 1 1 1 1 1
2011年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
科研热词 盲多用户检测 无迹粒子滤波 异步码分多址(cdma) 部分相干涡旋光束 辐射力 粒径 相干长度 瑞利粒子 球差 物理光学 海洋微生物 没食子酸 束腰宽度 散射 径向偏振光 大数值孔径 共振瑞利散射光谱 光阱力 光学俘获 偏振光 人血清总蛋白 ag/au核壳纳米粒子
2009年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
科研热词 贝塞尔光束 瑞利粒子 横向力 高斯光束 电磁散射 光阱力 光镊 光学捕获 t-矩阵
推荐指数 2 2 2 1 1 1 1 1 1
2010年 序号 1 2 3 4 5 6
科研热词 辐射力 衰减和相移 微波 尺寸分布 光陷俘 余弦高斯光束
推荐指数 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
部分相干涡旋光束的传输特性
中图 分 类 号 ：４ ２ ０ ３
文 献 标 识 码 ： Ａ
文 章 编 号 ：６ ３＿ ４ （０ ８０ － １９－ １７ － ３ ３ ２ ｏ ）２－ ４ － ５ ４ ０ ０
Ｐｒ ｐ ｇ ｔｏ ａｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｆＰａ ｔａ ｌ ｈ ｒ ｎ ｒ ｅ ａ ｏ ａ ａ ｉ ｎ Ｃｈ ａ ｔ ｒｓ ｉ ｓ ｏ ｒ ｉ ｌｙ Ｃｏ ｅ ｅ ｔ Ｖｏ ｔ ｘ Ｂｅ ｍ
ＹＡＮＧ ｎ —ｑ ｎ Ｒｏ ｇ — ｉ ｇ
（ ｅ ａｔ ｎ ｏ ｌｃ ｏｉ ， ｅｈ ｉ ｌ ｏｅ ｅ ｏ ｆ ｒａ￣ｎＰｏ ｓｉ ， ｕｈ ｕ３ ０ １ ，ｈｎ ） Ｄ ｐ ｒ ｔｆＥｅｔ ｎ ｓ Ｔｃｎｃ ｌｇ ｆｒ ｎｏ ｔ ｒ ｅｓ ｎ Ｆ ｚｏ ５０ ９ Ｃ ｉ ｍｅ ｒ ｃ ａＣ ｌ ｌ ｍ ｆ ｏ ａ
分 相 干 涡旋 光 束 的 传 输特 性 研 究 结果 表 明 ． 种光 束 在 传 输 中呈 现 出环 状 结构 的特 点 ； 数 阶 螺 旋 形位 相 板 的 阶数 越 高 ， 这 整 环 状 结构 的 半 径 越 大 ： 当入 射 的 部 分 相 干 高 斯一 尔模 型 光 束 的 空 间 相 干 度 降低 到 一 定程 度 时 ， 状 结 构 消 失 了 。此 外 ， 谢 环 还 研 究 了入 射 光 束 的 空 问相 干度 对衍 射 场 中的 光谱 相 干度 的 影 响 。 关 键 词 ： 旋 形 住 相 板 ； 分 相 干 ；高斯 一 尔模 型 光束 ；光 学 涡旋 螺 部 谢
【国家自然科学基金】_光学涡旋_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802
科研热词 物理光学 高数值孔径 部队 部分相干涡旋光束 部分相干 贝塞尔-高斯光束 表征 螺旋 相干长度 相干涡旋 相关奇点光学 相位 深聚焦 涡旋运动 涡旋光束 涡旋 椭圆偏振涡旋光束 数值实验 拓扑电荷数 德拜矢量积分理论 径向 干涉 奇异点 大肠杆菌 初级球差 光束整形 光学 偏振特性
推荐指数 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2014年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
53 任意线偏振 54 hirota双线性方法 55 4pi聚焦系统
1 1 1
2014年 科研热词 物理光学 涡旋光束 轨道角动量 计算全息图 离轴距离 离轴涡旋光束 玻色-爱因斯坦凝聚 混沌轨道 涡旋 拓扑荷数 拓扑电荷 平顶光束 光环晶格 偏振 推荐指数 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
推荐指数 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2010年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35
2011年 科研热词 轨道角动量 衍射理论 涡旋光束 光学涡旋 高阶bessel-gauss光束 高斯涡旋光束 随机电磁光束 酵母细胞 部分相干涡旋光束 远场发散角 辐射力 轴棱锥聚焦 贝塞尔光束 谱相干度 螺旋轴棱锥 自重建 聚焦光强 离轴参数 相干长度 瑞利粒子 物理光学 汉克尔波理论 束腰宽度 旋转角速度 拓扑荷数 拓扑电荷 大数值孔径 双十字光阑 分数阶贝塞尔光束 分数阶涡旋光束 光阑 光束传输 光学俘获 傍轴度 傅里叶光学 推荐指数 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
涡旋光束的传输特性读书札记
《涡旋光束的传输特性》读书札记目录一、内容概要 (2)二、涡旋光束的基本理论 (3)1. 光学涡旋的基本理论 (4)2. 涡旋光束的产生与调控 (5)3. 涡旋光束的基本性质 (7)三、涡旋光束的传输特性分析 (8)1. 涡旋光束在自由空间的传输特性 (9)2. 涡旋光束在大气中的传输特性 (11)3. 涡旋光束在水下的传输特性 (12)四、涡旋光束的应用 (13)1. 光学捕获与操控 (15)2. 光学微操纵与微加工 (16)3. 光学通信与信息处理 (17)五、涡旋光束传输特性的研究进展与趋势 (19)1. 国内外研究现状 (20)2. 研究进展 (21)3. 未来发展趋势与挑战 (22)六、实验研究与分析 (23)1. 实验设置与过程 (24)2. 实验结果与分析 (25)3. 实验结论与讨论 (26)七、结论与展望 (28)1. 研究总结 (28)2. 研究成果的意义与价值 (29)3. 对未来研究的建议与展望 (30)一、内容概要本次阅读的《涡旋光束的传输特性》主要围绕涡旋光束的基本理论、产生方法、传输特性以及应用前景等方面进行了深入探究。
本书首先对涡旋光束的基本概念进行了介绍，包括其定义、特性以及在不同领域的应用价值。
详细阐述了涡旋光束的产生技术，包括激光器的设计、光学元件的组合以及现代数字信号处理技术的应用等。
重点探讨了涡旋光束的传输特性，包括其在自由空间、光纤以及水下等环境中的传输性能，以及光束在传输过程中的偏转、聚焦等现象。
本书还深入研究了涡旋光束在不同领域的应用，如光学通信、量子信息、生物医学等。
本书内容丰富，涵盖了涡旋光束的多个方面，为读者提供了一个全面的视角，有助于读者深入了解涡旋光束的传输特性及其应用领域。
在内容结构上，本书注重理论与实践相结合。
除了理论知识的介绍，还通过实例分析和实验验证，使读者更加直观地了解涡旋光束的特性和应用。
本书还展望了涡旋光束的未来发展趋势和应用前景，为读者提供了研究的方向和思路。
涡旋光束的矢量衍射以及瑞利条件下的光镊
涡旋光束的矢量衍射以及瑞利条件下的光镊张冠鸣【摘要】用涡旋光束形成的光镊,利用其形成的光陷阱将分子物质困于光束中心附近,可以"夹取"分子物质,在医学和生物物理方面有重要的应用.将探讨涡旋光束的矢量衍射机制,在瑞利散射条件下与物质的相互作用,使用矢量衍射而非近轴近似的方法模拟矢量衍射,得到了更为精确的衍射图样;同时基于Y Harada和T Asakura的工作,在瑞利散射条件下使用数值模拟方法,模拟分子粒子所受的力,来解释光镊的原理和涡旋光束的一些性质,得到的结果与近轴近似不同,所采用的矢量衍射可以更好的模拟光束的衍射现象.【期刊名称】《江西科学》【年(卷),期】2017(035)005【总页数】5页(P671-675)【关键词】光镊;矢量衍射;瑞利散射条件;涡旋光束【作者】张冠鸣【作者单位】长春理工大学,130022,长春【正文语种】中文【中图分类】TN24Abstract：Optical vortex beams u sed as “optical tweezers” forms an optical trap which is able to trap molecule into the central region of the beam.This technique is useful in medical engineering and biophysicsresearches.This article discusses the mechanism of optical vortex beams and their interaction with molecules under Rayleigh scatteringregime.Vector diffraction of the beams by lens are simulated numerically,more accurate diffraction patterns are attained.Also based on the work of Y Harada and T Asakura,numerical methods are applied under Rayleigh regime to simulate the force exerted on the particle to explain the properties of optical tweezers and optical vortex beams.Different from paraxial approximation,vector diffraction theory could better explain diffraction phenomenon.Key words：optical tweezers;vector diffraction;rayleigh regime;optical vortex beams在生物物理以及生物工程领域，光镊是用来操纵分子的一种重要工具。
微粒在涡旋光场高阶贝赛尔光束中的受力分析
光照射到物体 上时会对 物体产生光压 ， 入射光 对物体单 位面积上的力为
，＝ ｏ０２ 。 ． Ｅ ｃｓ／ｇ Ｃ
（） １
其中 Ｅ为光的电矢量振幅 ，。 为真空 中的磁导率 ， 为真空中 的光 速 ， ｃ ０为入 射光 与物体表 面法线 的夹角． 当一束 光射入
到透 明微粒上 时 ， 将在微粒表面处产生反射和折射． 折射 光进入微 粒 ， 并可在 微粒表 面发生 多次反射 ， 射． 单起见 只画 出 折 简 其中的一条反射光线 和折射 光线 ， 图 １ 如 所示． 如果 ｄ为小球 中心 Ｃ点与光束束腰 ０点的距 离 ， Ｏ 为入射角 ，： ／ Ｏ 为折射角 ， ｔ 为入射光线 与轴线 的夹 角 ， ０为法线 与轴线 的夹角 ， 为光束束腰半 径 ，ｎ 、 分别 、 。： 为周 围介 质的折射 率和小球 的折射率 ， Ｐ为光束等相位面 的曲率半径 ， 为微 粒半 １ ２ 径． 由图 １的几何关 系及光束性质可 以得到 则
以几何光学 和光子 动量 转移 为基础 ， 这种模型 主要应用 于微粒半 径大于光波长的米氏微粒 ； 另一种是 电磁学模 型（ ｌｃ ｏ ａ— Ｅｅｔ ｍ ｇ ｒ ｎｔ ｓ ｄ１ ， ｅ ｃ ｅ） 主要 是根 据 Ｍａｗ ｌ电磁场理论和微粒极化原理 ， ｉ Ｍｏ ｘｅ ｌ 这种模型主要应用于微粒半径小于光波长 的瑞利粒子 Ｊ ．
ｒ ａ ｉ（ ， ＝ ［ ＋（ ／ ｚ ｊ １ ＝ ｓ ）Ｐ １ 耵 ｈ ） ， ＝ｎ＋ ， ｎ ０ ２
＝ａｃｉ（ １ｎｓ ｃ ） ｒｓ ｎ／ ２ｉ ￣ ， ｎ ｎ１ ａ ｓ （／ ） ｒｉ ｒ ． ｃｎ ｐ
Ｚ
作用 在微 粒 上 的轴 向 力 Ｆ 可 以 表示 为 Ｉ ： ４ Ｆ ：（ ２ ２ｆ ＣＳ １ ）＋ ｃｓＯ ＋ ） ｚ ｎ。／ ）｛Ｏ （ —０ Ｒ ｏ（ｔ ０ 一 ｌ １ ［Ｏ （ｔ — ）＋Ｒ ｏ （ ＋ ］ （ ＋Ｒ ２ ｃｓａ ） ， ＣＳ Ｏ ２ ２＋ １ ｅｓ Ｉ ） ／ １ ＋ Ｒ ｏ２ ２ ｝ 上式 中 的 Ｒ、 别 是 微 粒 的反 射 系 数 和透 射 系数 ， 由下 面 的 菲 涅 尔 公 式 确 定 Ｔ分 可
部分相干涡旋光束的产生、传输及测量与应用
部分相干涡旋光束的产生、传输及测量与应用部分相干涡旋光束,相较于完全相干涡旋光束或普通的部分相干光束具有更低的光束闪烁、漂移以及更强的自修复能力。
还具有一些新奇特性,如关联函数中存在关联奇点（环形位错）。
通过测量关联奇点的数目或方向,就可以直观判定其所携带的拓扑荷大小或方向。
对部分相干涡旋光束的相干度或拓扑荷数的调制,可以实现远场或聚焦场光强整型,在粒子俘获、微粒操控、材料处理、图像恢复、自由空间光通信等领域具有广阔的应用前景。
目前对部分相干涡旋光束的研究还不够深入,例如:拓扑荷的测量方法不够完善;实际应用亟待挖掘。
基于此,本论文对部分相干涡旋光束的基本模型、传输特性、拓扑荷的测量及其应用进行了详细研究。
首先,研究了部分相干光束关联函数的测量。
介绍了利用叠加完全相干光束测量部分相干光束复相干度函数的实部和虚部信息的方法;介绍了双关联函数的实验测量方法。
这两类测量方法为部分相干涡旋光束拓扑荷的测量奠定了基础。
其次,对部分相干涡旋光束的模型和传输特性进行了详细研究。
介绍了部分相干涡旋光束的基本模型及其在不同光学系统中的传输特性。
计算了部分相干LG<sub>ol</sub>经过各向异性光学系统,电磁高斯-谢尔模涡旋光束在自由空间中的传输;对部分相干涡旋传输中的光束强度、相干结构、偏振度和偏振态进行了深入探讨。
研究表明,对部分相干涡旋光束的相干度、偏振度和拓扑荷数的调制,可以实现其远场或聚焦光场强度、偏振度和偏振态的整型;部分相干涡旋光束关联函数具有良好的自修复,随着相干度的降低而自修复能力逐步增强。
这为部分相干涡旋光束的应用提供了理论指导。
此外,介绍了部分相干涡旋光束的实验产生方法。
利用螺旋位相板和空间光调制器实验产生了如:电磁高斯-谢尔模涡旋光束、相干格子涡旋光束等;介绍了仅仅利用空间光调制器产生部分相干涡旋光束的新方法。
为部分相干涡旋光束的应用打下基础。
介绍了部分相干涡旋光束拓扑荷大小和方向的实验测量。
产生涡旋光束新方法ppt课件
LOREM IPSUM DOLOR
1
涡旋光束的定义
在光学领域，当平面波存在螺旋式缺陷时，波前会绕在 传播方向上的一条线以螺旋方式旋转，形成螺旋形的波 前，这非常类似于流体中的涡旋现象，此类光波被称为 涡旋光束。涡旋光束具有螺旋相位结构，即中心存在相 位奇点，围绕中心奇点相位连续变化，因此涡旋光束具 有角动量。由于特殊的相位结构，光束中心强度为零， 由于其中心为暗核心，又称为空心光束。
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涡旋光束的产生方法
腔外涡旋光束整形
几何模式转换法：利用空间光调制器来产生光学涡旋。 （1）利用柱面透镜实现厄米-高斯光束到拉盖尔高斯光
束的转换。 （2）利用圆锥棱镜实现高阶拉盖尔-高斯光束到相应的
高阶贝塞尔光束的转换。 优势与不足：转换效率很高且形成的光束也很纯。但是
对于光学器件的加工制作要求较高，转换的系统结构较 复杂，且入射光束是厄米高斯光束。
6
涡旋光束的类型
TEM*01光束：又称为面包圈(Doughnut)空心光束 当拉盖尔-高斯光束光场表达式中p=0，l不等于0时，拉盖 尔-高斯光束又称为TEM*01光束，光场表达式为：
E(r, , z) E0r exp( il ) exp[ F2 (z) r 2 / F1(z)]
E0表示光束的实振幅；函数F1(z)和F2(z)分别表示光束 在空间和位相的变换
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涡旋光束的产生方法
基于受激布里渊放大技术的产生方法
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涡旋光束的产生方法
基于受激布里渊放大技术的产生方法
输出脉冲经过偏振分束器分为两部分:一部分光用于激光抽运; 另一部分光经过受激布里渊散射(SBS)后产生斯托克斯光， 斯托克斯光再经螺旋相位板((SPP)后产生涡旋的斯托克斯光， 将涡旋的斯托克斯光作为信号光。两束光共同作用于布里渊 放大器(BA)，实现涡旋光信号的放大
西藏高三高中物理月考试卷带答案解析
西藏高三高中物理月考试卷班级:___________ 姓名：___________ 分数：___________一、选择题1.太赫兹辐射（1THz=1012Hz）是指频率从0.3THz到10THz、波长介于无线电波中的毫米波与红外线之间的电磁辐射，辐射所产生的T射线在物体成像、医疗诊断、环境检测、通讯等方面具有广阔的应用前景．最近，科学家终于研制出以红外线激光器为基础的首台可产生4.4THz的T射线激光器，从而使T射线的有效利用成为现实，关于4.4THz的T射线的下列说法中正确的是A．它的波长比可见光短B．它是原子内层电子受激发产生的C．与红外线相比，T射线更容易发生衍射现象D．与X射线相比，T射线更容易表现出粒子性2.如图所示，固定在地面上的水平气缸内由活塞B封闭着一定量的气体，气体分子之间的相互作用力可以忽略．假设气缸壁的导热性能很好，环境的温度保持不变．若用外力F将活塞B缓慢地水平向右拉动，则在拉动活塞的过程中，关于气缸内气体的下列结论，其中正确的是A．气体对外做功，气体内能不变B．气体对外做功，气体压强减小C．外界对气体做功，气体内能不变D．气体向外界放热，气体内能不变3.下列四个速度图象描述了不同的运动规律，其中能够描述竖直上抛运动规律的图象是4.1957年，科学家首先提出了两类超导体的概念，一类称为I型超导体，主要是金属超导体，另一类称为Ⅱ型超导体，主要是合金和陶瓷超导体．I型超导体对磁场有屏蔽作用，即磁场无法进入超导体内部，而Ⅱ型超导体则不同，它允许磁场通过，现将一块长方体Ⅱ型超导体通入稳恒电流后水平放入匀强磁场中，如图所示．下列说法正确的是A．超导体不受安培力作用B．超导体所受安培力方向向上C．超导体表面上a、b两点的电势关系为D．超导体没有在周围产生磁场5.海王星的质量是地球的17倍，它的半径是地球的4倍，则绕海王星表面做圆周运动的宇宙飞船，其运行速度是地球上第一宇宙速度的A．17倍B．4倍C．倍D．倍6.一列简谐横波以1m／s的速度沿绳子由A向B传播，质点A、B间的水平距离x＝3m，如图甲所示．若t＝0时质点A刚从平衡位置开始向上振动，其振动图象如图乙所示，则B点的振动图象为下图中的7.在水面下面同一深处有两个点光源P、Q，能发出不同颜色的光，当它们发光时，在水面上看到P光照亮的水面区域大于Q光，以下说法正确的是A．P光的频率大于Q光B．P光在水中的传播速度小于Q光C．P光照射某种金属恰能发生光电效应，则Q光照射同种金属也一定能发生光电效应D．让P光和Q光通过同一双缝干涉装置，P光条纹间的距离小于Q光8.质量为m的小物块，在与水平方向成角的恒力F作用下，沿光滑水平面运动。
部分相干涡旋光束
部分相干涡旋光束
部分相干涡旋光束是一种特殊的光束，具有许多优异的性质。
这种光束的光波前形态呈现出旋转的相位结构，因此被称为涡旋光束。
相较于普通的光束，部分相干涡旋光束在光学应用领域具有更广泛的应用前景。
部分相干涡旋光束的旋转相位结构使得它具有自旋角动量和轨道角动量。
这两种角动量的特性不仅可以被用于光学信息传输和精密操控，还可以被用于光学成像和光谱学等领域。
在成像领域，涡旋光束可以通过其旋转相位结构来增强图像的对比度和清晰度。
同时，在光谱学领域，涡旋光束可以被用于分析材料的结构和性质。
部分相干涡旋光束还具有光学非均相性。
这种非均相性使得涡旋光束可以被用于光学操控和调制。
例如，通过在涡旋光束中加入适当的相位调制器，可以实现对光束的空间调制和相位控制，进而实现对光学图案的操纵和调制。
这种非均相性还可以被用于实现光学波前成像和透镜成像，从而有效提高成像质量和分辨率。
除此之外，部分相干涡旋光束还具有光学自聚焦和自旋轨道耦合等特性。
这些特性使得涡旋光束可以被用于光学传输和通信领域。
例如，在光纤通信领域，涡旋光束可以通过与光纤的耦合来实现光信号的传输和操控。
在光学通信领域，涡旋光束还可以被用于实现光学编码和解码，从而提高光学通信的速度和稳定性。
部分相干涡旋光束是一种具有多种优异性质的光束，可以被广泛应用于光学领域。
通过对其旋转相位结构和非均相性的控制，可以实现对光学信息的操纵和调制，进而实现对光学图案的成像和分析。
未来，随着涡旋光束技术的不断发展和完善，其在光学应用领域的应用前景将会更加广阔。
涡旋波片原理
涡旋波片原理涡旋电场产生的原理是电荷及变化磁场周围空间里存在特殊物质。
这种物质与通常的实物不同，它虽然不是由分子原子所组成的，但它却是客d观存在的特殊物质，具有通常物质所具有的力和能量等客观属性。
电场的力的性质表现为：电场对放入其中的电荷有作用力，这种力称为电场力。
电场的能的性质表现为：当电荷在电场中移动时，电场力对电荷做功，说明电场具有能量。
涡旋波片是由具备双折射特性的液晶聚合物材料（LCP）制作而成，使用自主研发的微米级激光直写技术操控液晶聚合物的排布结构，从而将不同偏振态的入射光转换成矢量偏振光束或具有轨道角动量的涡旋光束，而且该器件会将标准的TEM00模的高斯光的光强分布转换成“空心孔型”拉盖尔-高斯光束的光强分布。
偏振片和波片的原理？偏振片原理：偏振片是用人工方法制成的薄膜，是用特殊方法使选择性吸收很强的微粒晶体在透明胶层中作有规则排列而制成的，它允许透过某一电矢量振动方向的光（此方向称为偏振化方向），而吸收与其垂直振动的光，即具有二向色性. 因此自然光通过偏振片后，透射光基本上成为平面偏振光。
由于偏振片易于制作，所以它是普遍使用的偏振器。
波片（wave plate）是利用材料的各项异性特点，对不同偏振方向的光有不同的折射率与传播速度，从而造成两个分量相位差，而将线偏振光转换为圆偏振光，或将圆偏振光转换为线偏振光当光波通过偏振片时，其中正交偏振分量之一被偏振片强烈吸收，而对另一分量则吸收较弱，因此可以用偏振片将自然光转换为线偏振光涡旋波片作为一种偏振光学元件，可用于光场调控，可以调控光场的振幅、相位等参数，可以生成矢量偏振光束和涡旋光束。
其中，零级涡旋半波片（WPV）是采用液晶聚合物，能在整个通光孔径上产生特定的相位延迟，而它的快轴又在光学区域连续旋转，所以涡旋半波片能够就将偏振光调控成不同的偏振图案。
涡旋光束在微粒操控中的应用
涡旋光束在微粒操控中的应用
随着科技的不断发展，微纳米技术逐渐成为了一个热门的领域。
微纳米技术的发展，离不开微粒操控技术的支持。
而涡旋光束作为一种新兴的操控手段，近年来在微粒操控领域中得到了广泛的应用。
涡旋光束是一种具有自旋角动量的光束，在微粒操控中可以实现高效精确的操作。
涡旋光束的自旋角动量可以通过改变光束的螺旋度来调节，从而实现对微粒的操控。
涡旋光束具有不同的自旋角动量，可以操控不同大小、形状和材质的微粒。
在微粒操控中，涡旋光束主要应用于微粒的旋转、移动、操纵和分离等方面。
通过改变涡旋光束的自旋角动量，可以实现微粒的旋转。
此外，涡旋光束还可以操控微粒的移动，通过改变光束的螺旋度，微粒可以向不同方向运动。
涡旋光束还可以实现微粒的操纵和分离，将微粒按照大小、形状和材质分离出来，实现高精度的微粒操控。
涡旋光束在微粒操控中的应用不仅仅局限于物理领域，还在生物医学领域中得到了广泛的应用。
涡旋光束可以操控生物细胞、细菌等微生物，实现对生物实验的高效操控。
同时，涡旋光束还可以用于制备生物纳米材料，具有广泛的应用前景。
总的来说，涡旋光束在微粒操控中的应用已经得到了广泛的研究和应用。
涡旋光束作为一种新兴的光学操控手段，具有高效、精确、
非接触和无损伤的特点，将在未来的微纳米技术中发挥越来越重要的作用。
广东省茂名市2024届高三第二次模拟考试(暨晋文源全国大联考)理科综合物理高频考点试题(基础必刷)
广东省茂名市2024届高三第二次模拟考试（暨晋文源全国大联考）理科综合物理高频考点试题（基础必刷）一、单项选择题（本题包含8小题，每小题4分，共32分。
在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）(共8题)第(1)题如图所示，在第十四届中国航展上空，歼﹣20穿云破雾、呈现了驾“七彩祥云”的壮观景象。
因为飞机的发动机喷出高温尾流会使得飞机周围的空气经过机翼后膨胀降温，在飞机表面形成一层水雾。
阳光照射到水雾上，由于不同颜色的光折射率不同，就会形成七彩光芒。
如下图所示，将原理简化并作出光路图。
已知a光与界面的夹角为30°，b光的折射率为，b光与法线的夹角为45°，光在空气中的传播速度为c，水雾半球的半径为R。
a光在水雾半球中的传播时间（ ）A．B．C．D．第(2)题1967到1969年间，E·M·Logotheist等人利用红宝石激光器产生的激光实现了不锈钢和金的双光子光电效应及金的三光子光电效应，证实了在足够高的光强下，金属中一个电子可以在极短时间内吸收多个光子发生光电效应。
若实验时用某种强激光照射某种金属并逐渐增大强激光的光强，下列说法正确的是（ ）A．激光光子的频率变大B．若光强较小时，金属不能发生光电效应，增大光强后该金属一定仍不能发生光电效应C．若金属能发生光电效应，增大光强时光电子的最大初动能一定不变D．若金属能发生光电效应，增大光强时光电子的最大初动能可能增大第(3)题两根光滑的金属导轨，平行放置在倾角为θ的斜面上，导轨的左端接有电阻R，导轨自身的电阻可忽略不计，斜面处在一匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上。
质量为m、电阻可不计的金属棒ab，在沿着斜面与棒垂直的恒力作用下沿导轨匀速上滑，并上升h高度，如图所示，在这过程中，下列说法中不正确的是（ ）A．恒力F与安培力的合力所做的功等于金属棒重力势能的增加量B．金属棒克服安培力做的功等于电阻R上产生的焦耳热C．作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于金属棒机械能的增加量D．恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热第(4)题用图示气垫导轨装置探究滑块（含挡光片）的加速度与其质量的关系，所有操作为正确。
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束 可俘 获微粒 折射 率 ” 大于周 围环 境折 射率 的微粒 ， 即相对 折射 率 ｙ 。ｎ １ 而 光 强 中心 凹 陷或环 状 一”／ ＞ ，
聚 焦 部分 相 干 涡 旋 光 束 作 用 于 不 同 折 射 率 瑞 利 粒 子 上 的 辐 射 力
程 科 ， 向安平 ， 钟先琼 ， 吕百达
（ ．成 都 信息 工 程学 院 光 电技 术 学 院 ，成 都 ６ ０ ２ ； ２ １ １ ２ ５ ．四 川 大 学 激 光 物 理 与 化 学 研 究 所 ，成 都 ６ ０ 使 用 聚 焦 部 分 相 干 高 斯 谢 尔 涡 旋 光 束 ， 不 同折 射 率 的瑞 利 粒 子 的 辐 射 力 做 了 分 析 ， 重 研 究 对 着
了 相关 长度 和 束 腰 宽 度 对 辐 射 力 和 俘 获 稳 定 性 的 影 响 。结 果 表 明 ： 关 长 度 和束 腰 宽度 分 别 存 在 临 界 值 ， 干 相 相 长 度 小 于等 于其 ｌ 值 或 束 腰 宽 度 大 于 等 于 其 临 界值 时 ， 利 用 其 俘 获 相 对 折 射率 大 于 １的 微 粒 ； 在 相 关 长 临界 可 而 度 大 于其 临 界值 或 束 腰 宽 度 小 于 其 ｌ 值 时 ， 利 用 其 俘 获 相 对 折 射 率 小 于 １的 微 粒 。对 俘 获 稳 定 性 的 分 析 临界 可 表 明 ， 选 择 适 当 的相 关 长度 和 束 腰 宽 度 才 能 稳 定 俘 获 瑞 利 粒 子 。 需 关 键 词 ： 辐 射 力 ； 部 分 相 干 涡 旋 光 束 ； 瑞 利 粒 子 ； 相 干 长 度 ； 束 腰 宽 度 ； 光 学 俘 获
1001432202031906聚焦部分相干涡旋光束作用于不同折射率瑞利粒子上的辐射力成都信息工程学院光电技术学院成都610225四川大学激光物理与化学研究所成都610064使用聚焦部分相干高斯谢尔涡旋光束对不同折射率的瑞利粒子的辐射力做了分析着重研究了相关长度和束腰宽度对辐射力和俘获稳定性的影响
第 ２ ３卷 第 ２期
度和束 腰 宽度对 辐射 力 和俘 获稳 定性 的影 响 。
ｌ 光 强 分 布
设 光束 通过 焦距 为 ，的透 镜 ， ｚ 在 一一，处 的场分 布 在直 角坐 标 系中可 写 为 Ｅ （ ， 一一 ）＝ ｆ ｘ， ） ｘ， ）ｘ Ｅ ｒｔｎ ｙ ｘ ￣ ｘ （ ） ， ＝ （ ｙ Ａ（ ｙ ｅ ｐ ｉ ｃａ （ ／ ） ｅ ｐ ｉ ＝ ｍａ １ ｆ
Ｅｏ一 ，２ Ｐ／ ｒ ￡ｃ ｗ２ （ ＋ １ ） ／ （／ ｎ ￣ ｏ ｍ ｒ ）
（ ５）
（ ６）
式 中 ：（・） 示 Ｇａ ｒ 表 ｍｍａ函 数 。
＊
收 稿 日期 ： ０ ０ ０ ８ ２ １—２２ ； 修 订 日期 ：０ ０ ０ — １ ２ １ — ６ ０ 基 金 项 目 ： 家 自然科 学 基金 项 目 （０ ７ １５ ； 都 信 息 工 程 学 院科 研 基 金 项 目（ 国 １８ ４ ２） 成 ＫＹＴ ２ １ ２ ） Ｚ ０ ０ ３ 作者简介 ： 程 科 （９ ９ ） 男 ， 师 ， 士 ， １ ７一 ， 讲 博 主要 从 事 激 光 传 输 与 变 换 研 究 ；ｋ ｕｔｅｕ ｃ 。 ｃ ＠ｃ ｉ ｄ ．ｎ ．
（ ， ） 一 Ｅ。 ｘｐ（ ｅ 一
’ Ｌ
（ ３）
）
（ ４）
式 中 ： 。为归一 化 因子 ； 为束 腰 宽度 。若 涡旋核 函数 为 Ｅ 叫。
Ａ（ ）一 （ ／ 。 ｙ ／ ）， ， ￣ｚ ＋ ｗ０ Ｉ ｎ ｉ
将 式 （ ） （ ） （ ） 入式 （ ） 得到 归一 化 因子 １ ，３ ～ ５ 代 ２，
光束 ， 空心 光束则 俘 获相 对折 射率 ｙ １的粒 子 ｌ 。奇点 光 学 效 应 在 原 子俘 获 和微 粒 操 控 领 域 也获 得 了应 如 ＜ ５ ］ 用［ 。Ｓ ｒｚａ ｄ ｒ ７ ］ ｗａｔｌｎ ｅ 研究 了相关 长度 对远 场 中 的相 干 涡旋 （ 相关 涡旋 ） 的影 响 ｌ ］ ８ 。我 们 在 研 究 部分 相 干 涡 旋
中 图分 类 号 ： ０４ ９ ３ 文 献标 志 码 ： Ａ ｄ ｉ１ ． ７ ８ ＨＰ Ｐ ２ ｌ ２ ０ ． ３ ９ ｏ ： ０ ３ ８ ／ Ｌ Ｂ ０ ｌ ３ ２ ０ １
自从 Ａｓ ｋｎ在 １ ７ ｈｉ ９ ０年首 次发 现利 用光 场辐 射力 可俘 获 和操 控 微粒 的现 象 以来 ， 们在 理 论 和实 验上 对 人 微粒 的俘 获 和操控 已做 了许多研 究 ｌ ， 用 聚焦高 斯光 束 、 阶 贝塞 尔光 束 、 】利 ］ 零 空心 高 斯 光束 、 冲高 斯光 束 、 脉 高
２１ ０ １年 ２月
强 激 光 与 粒 子 束
Ｈ Ｉ Ｈ ＰＯＷ ＥＲ ＬＡ ＳＥＲ Ａ Ｎ Ｄ ＰＡ Ｒ ＴＩ Ｇ ＣＩＥ ＢＥＡ Ｍ Ｓ
Ｖ ｏ ． ３， Ｎ Ｏ ２ １２ ． Ｆｅ ｂ．， ２ １１ ０
文 章 编 号 ： １０ －３２ ２ １ ）２０ １—６ ０ １４ ２ （ ０ １ ０ — ３ ９ ０
式 中 ： （ ） 背景光 ； ， ） 涡 旋核 函数 ； 相位 ； ｆ ｘ， 是 Ａ（ 是 是 ｍ是 拓扑 电荷 。假 定 光束 的功 率为 Ｐ， 有 则
（） １
Ｐ ： 一
一 一） ｆ ｄ
（ ２）
（ ｙ， ， ｚ一一 厂 ）一 — Ｃｆ ， ， ＝一 厂 ｎ ￣ Ｅ。 ． ＝ ｍｏ （ ｙ — ＝ ）Ｊ ｚ 式 中 ： ， ｚ 一厂 是 光强 是 真空介 电常 数 ； 是真 空光 速 。假设 背景 光是 高斯 光束 ， Ｉ （ ｙ， 一 ） Ｃ 即
光束 在干 涉和 衍射 场 中 的相 干 涡旋 特性 时发 现Ｉ “ ， 】 ］ 与一般 光束 不 同的是 ， 分相 干 涡旋光 束在 不 同的光束 参 部
数时 ， 其光 强 可呈类 高斯 分 布或 中心 凹陷 分布 ， 这在 微粒 操控 中展 现 出诱人 的应 用前 景口 ¨ 。本 文 以聚焦部 分 ］ 相干 高斯谢 尔模 型 （ Ｓ 涡旋光 束 为例 ， 不 同折 射 率 的瑞 利 粒 子 的 光学 俘 获 做 了分 析 ， 重 研究 了相 关 长 Ｇ Ｍ） 对 着