提高两类不同折射率粒子的俘获效应

马忠华， 张耀举， 李世磊

(温州大学 物理与电子信息工程学院， 浙江 温州 325035)

0 引言

光学俘获是基于光的辐射压力之上，应用光镊技术来实现对微小粒子的操纵.电磁波的偏振现象是描述光辐射的一个重要参数.单环形径向偏振光(R-TEM01)在通过高数值孔径(NA)后能在焦点处产生很大的纵向电场强度[1].许多研究人员在理论和实验上都证明了R-TEM01光束可以应用于光学俘获和精密显微操纵系统的光镊[2-5]. 2004年，Zhan计算得到了把金属瑞利粒子放在高度聚焦的R-TEM01光束焦点时所受到的辐射压力值[21]，后来Kawauchi[3]和Nieminen[4]等得到了由于散射效应的下降，R-TEM01光束能够在几何光学模型和Mie模型下提高光镊的性能.2007年，Yan和Yao[5]计算了高度聚焦的R-TEM01光束作用于直径为瑞利区域大小到几个波长大小的一般化粒子的辐射压力.Ahluwalia等人通过实验研究了R-TEM01光束作用于不均匀粒子上的因为光的偏振产生的力矩.2009年，Chen等人的研究结果表明，线性偏振光对瑞利粒子的俘获效应是比较好的.

从前人的研究结果可以知道，用于俘获的粒子有两类.第一类是折射率比周围物质大的粒子，例如高强度的高斯光束焦点可以俘获该类粒子[6-8]，高度聚焦的R-TEM01光束产生的大体度的中心亮斑也可以俘获这一类粒子[2-5].第二类是折射率比周围物质小的粒子，例如聚焦程度较低的环形、双环形光束以及光镊产生的光学鼠笼可以俘获该类粒子[6-12].Zhang通过改变物镜前的光圈孔径系数来调节光圈孔径与双环形径向偏振光束……