空间光调制器编码相图光效率转换到相应光强密度分布，用广义相差方法获得。

尽管原则上广义相差法在其他工作波长下是适用，但生物无损伤近红外激光源如使用致使该系统在水溶液中细胞繁殖光学操作十分具有吸引力。

最后，我们预计该技术为研究在包含高低折射率微粒各种液相系统中微粒动力学提供了个通用工具，具有光学动力，特别是用不规则几何或不均匀光学属性制造微结构能力。

致谢感谢欧洲科学基金会和丹麦自然科学研究委员会计划对该项研究支持。

感谢滨松光子技术和以及制造相差滤光镜。

参考文献.，“帽形和圆环形大小不同光束在横平板平面不同位置生成。

实现最优光强差条件在以前广义相差方法分析中有所描述。

最优相位光强转换要求空间光调制器编码相移区域和编码相位区域之比小于等于.，以匹配空间光调制器可变光阑和相差滤光镜工作直径。

当条件满足时，捕获图形最大光强近似等于空间光调制器输入光束平均光强四倍。

图，在输出平面上测量高对比度光强图形。

相应表面强度被绘制出来，代表礼帽形在黄色方框内和圆环形或面包圈形在绿色方框内捕获光束。

具有礼帽形横切光强剖面捕获光束很好地为高折射率微粒提供了径向对称势能，如图所示。

当礼帽形光束置于高折射率微粒附近时，微粒被吸引至光束轴处。

我们先前已经观察到光束直径稍大于微粒直径激光提供了更好横向限制，特别是当被捕获微粒在水平面移动时。

相比之下，对于低折射率微粒，礼帽形光束充当着势能屏障角色。

由于在光束中心不稳定，低折射率微粒被排斥到光势能两侧，如图所示。

此实验中，我们用去离子水做悬浮介质，以碳酸钠玻璃材料球形微壳做实验，现象很明显。

充气中空玻璃微球壳厚约，外直径从到不等。

外直径大于空心玻璃微球在水中.有效地表现低折射率微粒特性。

相似空心玻璃微球平均密度约是.，有效折射率.。

图四所示为直径空心微球在礼帽形激光束存在下情况。

图片顺序显示了低指数微粒受较强光强区域排斥而位移。

图，在礼帽形光强横剖面光束下，高实线低虚线折射率微粒光势能图解在圆环形光强横剖面光束下低折射率微粒光势能图解。

图.碳酸钠空心玻璃微球在电脑鼠标控制礼帽形光强剖面捕获光束作用下发生偏移。

每幅图中箭头所指位置是光束即时位置。

图解比例尺，。

低折射率微粒处于横剖面光强分布为圆环形光束中心势能最小位置，如图所示。

然而，与高折射率微粒向着礼帽形光束中心自然吸引不同，低折射率微粒不是稳定地被牵引到圆环光束中心处。

从边缘区域到圆环暗中心区域，低折射率微粒要克服与光束明环条纹势能屏障。

下面验证套可以利用低折射率微粒光强梯度诱导斥力方案。

我们准备样品在厚玻璃样品池中，是浸没于去离子水中聚苯乙烯微球折射率.，和低折射率空心微球混合物。

样品放置在显微镜载物台上。

由于密度不同，聚苯乙烯微球.沉降到玻璃样品池底部表面上，而空心玻璃微球.则浮到样品池上部。

显微镜物镜轴向校正允许我们观察到两种不同类型微粒。

为了使更多粒子进入特别区域，我们生成和扫描束纵向激光波束图，以使低折射率微粒在扫面方向上微粒同时偏转，如图所示。

低折射率微粒粗筛可以应用具有用户图形界面线性波束图非机械扫描实现，亦可有显微镜在舞台水平位移实现。

这项简单程序允许我们将许多低折射率微粒直接牵引到工作区域内，这样含有聚苯乙烯微球可直接在工作区下方找到。

图.在平面上，扫描明线性光强波束实现低折射率微粒到指定区域粗筛。

箭头第帧图所指为扫描方向。

图解比例尺，。

在空间光调制器上实时交互式地生成和改变相图能力允许每个环形势阱独立地启动与关闭，使其横向移动，正确地落到符合要求微粒位置。

在图中，我们演示了用面包圈形光势阱捕获低折射率微粒步骤。

在第帧图中，面包圈形光势阱定位到颗几乎处于视场外微粒旁边。

势阱从起始位置直接移到微粒位置上然后轻轻地移到观察区域中央。

在第三帧图中，单击计算机鼠标增加新势阱，捕获个尚未捕获微粒。

在后续帧图中完成同样程序直到四个微粒都被捕获，如第十五帧图所示。

旦所有微粒被捕获，他们被排成菱形阵型第二十帧让后再变成线性排列第二十五帧。

微粒大小从到不等，相应面包圈形光势阱通过计算机鼠标点击和拖拽操作被设置成直径和厚度与微粒接近尺寸。

图.用面包圈形光势阱捕获不同尺寸空心玻璃微球用户交互式程序。

高折射率聚苯乙烯微球靠对应礼帽形横剖面光势阱被从样品池底部表面牵引起来。

因为加速上升，高折射率小球出现在与原先所处样品池上部低折射率微球近焦区域内。

高折射率微粒被礼帽形激光束牵引到玻璃样品池上表面同时，环形光势阱亦生成，以捕获低折射率微粒。

图展示了高低折射率微粒混合物同时分别被礼帽形和圆环形光束捕获情况。

微粒根据与悬浮介质相比系数不同，从混乱空间分布中被逐个移动和分类。

此过程描述了广义相差方法在实时产生具有任意对称和非对称空间分布捕获图形通用性。

结论本文已经验证了实时用户交互式光强剖面可定制捕获激光阵列对于和悬浮液体介质相比具有相反系数极小微粒交互式操作用途。

悬浮于水中高低折射率微粒能在分别具有礼帽形和圆环形横剖面捕获光束中找到限制光学势能。

据悉，这是第个利用光学势阱对多个高低折射率微粒同时捕获和实行用户控制操作演示。

任意形状捕获光束形状布局是从空间光调制器编码相图光效率转换到相应光强密度分布，用广义相差方法获得。

尽管原则上广义相差法在其他工作波长下是适用，但生物无损伤近红外激光源如使用致使该系统在水溶液中细胞繁殖光学操作十分具有吸引力。

最后，我们预计该技术为研究在包含高低折射率微粒各种液相系统中微粒动力学提供了个通用工具，具有光学动力，特别是用不规则几何或不均匀光学属性制造微结构能力。

致谢感谢欧洲科学基金会和丹麦自然科学研究委员会计划对该项研究支持。

感谢滨松光子技术和以及制造相差滤光镜。

参考文献.，“，.，，，.，，.，.帽形和圆环形大小不同光束在横平板平面不同位置生成。

实现最优光强差条件在以前广义相差方法分析中有所描述。

最优相位光强转换要求空间光调制器编码相移区域和编码相位区域之比小于等于.，以匹配空间光调制器可变光阑和相差滤光镜工作直径。

当条件满足时，捕获图形最大光强近似等于空间光调制器输入光束平均光强四倍。

图，在输出平面上测量高对比度光强图形。

相应表面强度被绘制出来，代表礼帽形在黄色方框内和圆环形或面包圈形在绿色方框内捕获光束。

具有礼帽形横切光强剖面捕获光束很好地为高折射率微粒提供了径向对称势能，如图所示。

当礼帽形光束置于高折射率微粒附近时，微粒被吸引至光束轴处。

我们先前已经观察到光束直径稍大于微粒直径激光提供了更好横向限制，特别是当被捕获微粒在水平面移动时。

相比之下，对于低折射率微粒，礼帽形光束充当着势能屏障角色。

由于在光束中心不稳定，低折射率微粒被排毕业生文献翻译高低折射率微粒混合物实时交互式光学微操作学生姓名专业电子科学与技术班级电科光电子导师姓名职称文献提交日期高低折射率微粒混合物实时交互式光学微操作摘要本文论证种对于胶体实时交互式光学微操作方法，胶体中包含两种折射率微粒，与悬浮介质相比，分别低于高于悬浮介质折射率。

球形高低折射率微粒在横平板上被批捕获激光束生成约束光势能捕获，捕获激光束横剖面可以分为“礼帽形”和“圆环形”两种光强剖面。

这种应用方法在光学捕获空间分布和个体几何学方面提供了广泛可重构性。

我们以实验为基础证实了同时捕获又独立操作悬浮于水.中不同尺寸球形碳酸钠微壳.和聚苯乙烯微珠.独特性质。

引言光带有动量和角动量。

伴随于光与物质相互作用动量转移为我们提供了在介观量级捕获和操作微粒方法。

过去数十年中巨大发展已经导致了在生物和物理领域常规光学捕获各种应用以及下代光学微操作体系出现。

年，阿斯金验证悬浮在水中透明电介质微球朝着高斯光束光强分布最强光轴被径向牵引。

他用相对折射率比大乳胶微球观察到该现象，和分别为微粒和悬浮介质相对折射率。

在朝着较强光强区域径向牵引下，高折射率微粒由于轴向散射力作用沿坡印亭矢量方向加速。

另方面，阿斯金指出，对于水中气泡由于光强梯度原因，径向力强度分布是相反因此，低折射率微粒沿光束轴心方向被排斥。

阿斯金和他合作者随后证实了将束高斯光束牢牢聚焦于颗高折射率微粒时，轴向力由于光强梯度原因也产生了，强度足以抵消散射力，从而实现了对微粒稳定三维约束。

但是，静态紧聚焦高斯光束并不对低折射率粒子产生约束能力。

低折射率微观粒子光捕获需要具有圆环形光强剖面光束。

种最直接方法就是在捕获面上应用支持时分复用期望得到光束图高速可偏转镜。

在区域圆轨迹上扫描激光束会生成将低折射率粒子限制在其暗圆心光环。

低折射率粒子也能被聚焦模激光束形成光学漩涡捕获。

光学漩涡已经用于在沿激光轴两个相邻位置同时捕获高低折射率球粒。

低折射率微粒也在两束相干平面波交汇目镜其焦平面上产生明干涉条纹边缘处被捕获。

不过，对大批量高低折射率微粒动态并行操作还没有在以上技术中实现。

在这里，本文论证种对高低折射率微粒混合物实时用户交互式操作方法，该方法读取二维相图，利用广义相差方法，使用可编程空间光调制器将二维相图编码成输入光束，以生成在横平板上对混合物微粒有光学限制符合要求光强分布。

对于球形微粒，可使用具有径向对称性质捕获光束。

在使用横剖面是礼帽形捕获光束时，高折射率微球在捕获面上被有效地捕获和操作，。

在另方面，低折射率微粒被横剖面是圆环形光束捕获。

经验证，与其他方法不同，广义相差方法很容易地既提供生成对高低折射率微粒可独立操作光学势阱能力，和对两种类型微粒实行实时任意动力学操作灵活性。

这种优秀性能可以使应用于石油食品和药品加工领域空气泡中微粒封装和油包水胶状液加工变得方便。

实验胶体微粒捕获和操作用图所示实验装置实现。

系统利用连续波倍频掺钕钒酸钇激光，光谱物理，泵浦连续波掺钛蓝宝石激光波长可调谐，光谱物理，。

掺钛蓝宝石激光器利用内置石英滤光片选择在近红外光谱内到纳米长作为工作波长。

在此实验中，工作波长被设定为。

依靠掺钕钒酸钇激光最大.泵浦能量，掺钛蓝宝石激光能提供最大.能量。

激光经过扩束校正后，入射到反射式纯相位空间光调制器中。

应用平行式向列相液晶滨松光子技术空间光调制器由计算机视频输出控制视频图像阵列分辨率像素液晶投影元件编址。

图，同时在捕获面上进行高低折射率微粒操作实验装置。

入射到空间光调制器中扩束激光来自可视连续波掺钕钒酸钇激光泵浦掺钛蓝宝石激光。

在电脑控制下，任意二维相图被编码到反射空间光调制器上。

高对比度相图光强度映射在像平面上形成，通过薄透镜部分反射被摄像机捕获。

光强分布被光学中继到捕获面上。

标准明视场检测被用于观测被捕获微粒。

相差滤光镜，可变光阑，和透镜，显微镜物镜，双色镜，套管透镜。

我们用空间光调制器将可编程二维二进制相图或相位延迟刻印到激光束波阵面。

相位调制波阵面引入个由透镜和位于傅里叶平面上相差滤光镜组成滤光系统。

相差滤光镜由光学平面镜和其上所镀直径圆形透明光刻胶，结构组成。

傅里叶平面中心相差滤光镜在相位编码光束低和高空间频率分量之间引入了相移。

空间光调制器可变光阑直径和轴上相差滤色镜做了调整，以优化输出光强分布通过量和对比度。

在像平面上产生高对比度光强分布，其大小成几何级数地与在空间光调制器上相图相等。

片薄透镜插入光路，将小部分光约对准摄像机，以监视输出光强分布。

在像平面上光强图形通过透镜和显微镜物镜按比例中继到共轭面。

倒置显微镜莱卡，荧光口用于通过二色镜引导近红外激光到显微镜物镜后聚焦面。

同显微镜物镜和内置显微镜套管透镜允许第二个摄像机捕获明视场图像。

通过广义相差方法在在像平面合成光强图形质量如图所示，横剖面是礼帽形和圆环形大小不同光束在横平板平面不同位置生成。

实现最优光强差条件在以前广义相差方法分析中有所描述。

最优相位光强转换要求空间光调制器编码相移区域和编码相位区域之比小于等于.，以匹配空间光调制器可变光阑和相差滤光镜工作直径。

当条件满足时，捕获图形最大光强近似等于空间光调制器输入光束平均光强四倍。

图，在输出平面上测量高对比度光强图形。

相应表面强度被绘制出来，代表礼帽形在黄色方框内和圆环形或面包圈形在绿色方框内捕获光束。

具有礼帽形横切光强剖面捕获光束很好地为高折射率微粒提供了径向对称势能，如图所示。

当礼帽形光束置于高折射率微粒附近时，微粒被吸引至光束轴处。

我们先前已经观察到光束