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包覆较厚介质层的金属铜球在聚焦光场中的捕获特性研究

程书博 邬亮 陶少华

程书博, 邬亮, 陶少华. 包覆较厚介质层的金属铜球在聚焦光场中的捕获特性研究[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(6): 621002-0621002(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0621002
引用本文: 程书博, 邬亮, 陶少华. 包覆较厚介质层的金属铜球在聚焦光场中的捕获特性研究[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(6): 621002-0621002(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0621002
Cheng Shubo, Wu Liang, Tao Shaohua. Optical trapping characteristics of a metal microsphere coated with thick dielectric shell in the focused optical field[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(6): 621002-0621002(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0621002
Citation: Cheng Shubo, Wu Liang, Tao Shaohua. Optical trapping characteristics of a metal microsphere coated with thick dielectric shell in the focused optical field[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(6): 621002-0621002(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0621002

包覆较厚介质层的金属铜球在聚焦光场中的捕获特性研究

doi: 10.3788/IRLA201645.0621002
基金项目: 

国家自然科学基金(61178017)

详细信息
    作者简介:

    程书博(1986-),男,博士生,主要从事光学整形及光镊技术研究。Email:ccssbb-06@163.com

  • 中图分类号: TN249

Optical trapping characteristics of a metal microsphere coated with thick dielectric shell in the focused optical field

  • 摘要: 基于核(金属)/壳(介质)微球的单光束梯度阱模型,计算了外面包覆较厚聚苯乙烯的铜微球在聚焦光场中的轴向散射力、梯度力以及合力,分析了表面被高度氧化的铜微球的轴向捕获力。不同于纯金属米氏粒子,外层包覆较厚介质材料的金属粒子在聚焦光场中容易被捕获但不能被捕获在聚焦光束的高强度区域。光学微操作实验显示:高度氧化的铜微球能被聚焦的高斯光束捕获并可以在平面内移动。理论和实验结果便于研究核壳结构金属微粒的光学特性,进一步拓展了光镊技术的应用范围。
  • [1] Tian Xiuqin, Xiao Si, Tao Shaohua, et al. Damage threshold research of monocrystalline silicon solar cells under femtosecond laser illumination[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(3): 676-680. (in Chinese)田秀芹, 肖思, 陶少华, 等. 飞秒超短脉冲激光对硅太阳能电池的损伤阈值研究[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(3): 676-680.
    [2] Grier D G. A revolution in optical manipulation[J]. Nature, 2003, 424: 810-816.
    [3] Ashkin A. Forces of a single-beam gradient laser trap on a dielectric sphere in the ray optics regime[J]. J Biophys, 1992, 61(2): 569-582.
    [4] Moffitt J R, Chemla Y R, Smith S B, et al. Recent advances in optical tweezers[J]. Annu Rev Biochem, 77(1): 205-228.
    [5] Pang Y J, Gordon R. Optical trapping of a single protein[J]. Nano Lett, 2012, 12(1): 402-406.
    [6] Zhong M C, Wei X B, Zhou J H, et al. Trapping red blood cells in living animals using optical tweezers[J]. Nat Commun, 2013, 4: 1768.
    [7] Padgett M, Di Leonardo R. Holographic optical tweezers and their relevance to lab on chip devices[J]. Lab Chip, 2011, 11(7): 1196-1205.
    [8] Yan Shubin, Zhao Yu, Yang Dechao, et al. Optical tweezers based on near-field optical theory[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(3): 1034-1041. (in Chinese)闫树斌, 赵宇, 杨德超, 等. 基于近场光学理论光镊的研究进展[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(3): 1034-1041.
    [9] Ma Liang, Wu Fengtie. New combined positive axicon for generating bottle beam[J]. Infrared and Laser Engineering, 2011, 40(10): 1988-1991. (in Chinese)马亮, 吴逢铁. 新型组合正轴棱锥产生局域空心光束[J]. 红外与激光工程, 2011, 40(10): 1988-1991.
    [10] Li J, Wu X P. FDTD simulation of trapping nanowires with linearly polarized and radially polarized optical tweezers[J]. Opt Express, 2011, 19(21): 20736-20742.
    [11] Zakharian A R, Polynkin P, Mansuripur M, et al. Single-beam trapping of micro-beads in polarized light: numerical simulations[J]. Opt Express, 2006, 14(8): 3660-3676.
    [12] Draine B T, Flatau P J. Discrete-dipole approximation for scattering calculations[J]. J Opt Soc Am A, 1994, 11(4): 1491-1499.
    [13] Mishchenko M I. Light scattering by randomly oriented axially symmetric particles[J]. J Opt Soc Am A, 1991, 8(6): 871-882.
    [14] Nieminen T A, Rubinsztein-Dunlop H, Heckenberg N R, et al.Numerical modelling of optical trapping[J]. Comput Phys Commun, 1994, 142(1-3): 468-471.
    [15] Saija R, Denti P, Borghese F, et al. Optical trapping calculations for metal nanoparticles comparison with experimental data for Au and Ag spheres[J]. Opt Express, 2009, 17(12): 10231-10241.
    [16] Ng J, Lin Z F, Chan C T, et al. Photonic clusters formed by dielectric microspheres: Numerical simulations[J]. Phys Rev B, 2005, 72(8): 085130.
    [17] Ke P C, Gu M. Characterization of trapping force on metallic Mie particles[J]. Appl Opt, 1999, 38(1): 160-167.
    [18] Zhang L, Blom D A, Wang H. Au-Cu2O core-shell nanopartiles: A hybrid metal-semiconductor heteronanostructure with geometrically tunable optical properties[J]. Chem Mater, 2011, 23(20): 4587-4598.
    [19] Lu Y, Yin Y D, Li Z Y, et al. Synthesis and self-assembly of Au@SiO2 core-shell colloids[J]. Nano Lett, 2002, 2(7): 785-788.
    [20] Shubo Cheng, Shaohua Tao, Conghua Zhou, et al. Optical trapping of a dielectric-covered metallic microsphere[J]. J Opt, 2015, 17: 105613.
    [21] Palik E D. Handbook of Optical Constants of Solids[M]. New York: Academic Press, 1985.
    [22] Sakai K, Noda S. Optical trapping of metal particles in doughnut-shaped beam emitted by photonic-crystal laser[J]. Electron Lett, 2007, 43(2): 107-108.
  • [1] 伍凯凯, 谢博娅, 陈琳, 游淞清, 熊哲文, 杨鹏.  基于光学偏振控制的散粒噪声极限微振动光学测量方法 . 红外与激光工程, 2023, 52(7): 20220872-1-20220872-10. doi: 10.3788/IRLA20220872
    [2] 郭凯, 彭旷, 王文峰, 赵江, 李志彬.  光学胶膜液体可变焦微透镜阵列 . 红外与激光工程, 2022, 51(7): 20210958-1-20210958-8. doi: 10.3788/IRLA20210958
    [3] 费宇航, 隋修宝, 王庆宝, 陈钱, 顾国华.  微透镜阵列光学实现卷积运算 . 红外与激光工程, 2022, 51(2): 20210887-1-20210887-6. doi: 10.3788/IRLA20210887
    [4] 柏淼鑫, 金俪阳, 李嘉丽, 柴静, 史磊磊, 朱涛.  基于聚合物微球腔的高灵敏温度传感器(特邀) . 红外与激光工程, 2022, 51(10): 20220535-1-20220535-7. doi: 10.3788/IRLA20220535
    [5] 胡春光, 李恩赐, 翟聪, 高晓晴, 陈雨露, 郭梦迪.  大视场微球透镜超分辨显微成像技术的研究进展 . 红外与激光工程, 2022, 51(6): 20210438-1-20210438-14. doi: 10.3788/IRLA20210438
    [6] 叶燃, 徐楚, 汤芬, 尚晴晴, 范瑶, 李加基, 叶永红, 左超.  微球透镜近场聚焦及远场成像仿真研究进展 . 红外与激光工程, 2022, 51(2): 20220086-1-20220086-13. doi: 10.3788/IRLA20220086
    [7] 李志锋, 李倩, 景友亮, 周玉伟, 周靖, 陈平平, 周孝好, 李宁, 陈效双, 陆卫.  等离激元微腔耦合长波红外量子阱高消光比偏振探测器(特邀) . 红外与激光工程, 2021, 50(1): 20211006-1-20211006-10. doi: 10.3788/IRLA20211006
    [8] 刘力双, 吕勇, 孟浩, 黄佳兴.  采用多准直光束测量六自由度微位移新方法 . 红外与激光工程, 2019, 48(6): 617002-0617002(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0617002
    [9] 李修, 张碧芊, 卢奇, 马敏月, 段舒洁, 许展顺.  基于光栅/胶体晶体微球结构的结构色制备研究 . 红外与激光工程, 2019, 48(S2): 75-80. doi: 10.3788/IRLA201948.S217002
    [10] 雷宇, 佟庆, 张新宇.  使用梯度折射率液晶微透镜阵列的光场成像 . 红外与激光工程, 2017, 46(2): 220002-0220002(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0220002
    [11] 林晓钢, 朱濠, 翁凌冬, 宛楠.  肺癌细胞及其聚苯乙烯微球模型的光散射研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(10): 1033001-1033001(6). doi: 10.3788/IRLA201792.1033001
    [12] 廖同庆, 魏小龙, 吴昇, 李杨.  利用球型微纳米颗粒结构表面减小硅基太阳能电池的光反射 . 红外与激光工程, 2016, 45(1): 116001-0116001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0116001
    [13] 卢丙辉, 陈凤东, 刘炳国, 刘国栋, 戚子文.  基于映射图像匹配的子孔径拼接技术 . 红外与激光工程, 2016, 45(8): 824005-0824005(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0824005
    [14] 刘国忠, 李萍.  光学相干层析技术微流场三维可视化测速方法 . 红外与激光工程, 2015, 44(1): 273-278.
    [15] 田媛, 杨俊杰, 赖雪, 单新志, 隋国荣.  二氧化硅微球颗粒解团聚研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(11): 3336-3342.
    [16] 刘志辉, 石振东, 杨欢, 李国俊, 方亮, 周崇喜.  衍射微透镜阵列用于半导体激光光束匀化 . 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2092-2096.
    [17] 杜猛, 邢廷文, 袁家虎.  微反射镜阵列在光束整形中的应用 . 红外与激光工程, 2014, 43(4): 1210-1214.
    [18] 郑永秋, 任勇峰, 薛晨阳, 焦新泉, 安盼龙, 张建辉, 闫树斌, 刘俊.  微球腔谐振频率的锁定及频移测量实验 . 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2644-2649.
    [19] 武汉, 朱向冰, 朱骞, 陈春, 王程.  数字微镜元件式自适应前照灯光学设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(4): 955-959.
    [20] 史可天, 马汉东.  基于涡球模型的湍流气动光学效应预测方法 . 红外与激光工程, 2012, 41(6): 1401-1404.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-10-24
  • 修回日期:  2015-11-27
  • 刊出日期:  2016-06-25

包覆较厚介质层的金属铜球在聚焦光场中的捕获特性研究

doi: 10.3788/IRLA201645.0621002
    作者简介:

    程书博(1986-),男,博士生,主要从事光学整形及光镊技术研究。Email:ccssbb-06@163.com

基金项目:

国家自然科学基金(61178017)

  • 中图分类号: TN249

摘要: 基于核(金属)/壳(介质)微球的单光束梯度阱模型,计算了外面包覆较厚聚苯乙烯的铜微球在聚焦光场中的轴向散射力、梯度力以及合力,分析了表面被高度氧化的铜微球的轴向捕获力。不同于纯金属米氏粒子,外层包覆较厚介质材料的金属粒子在聚焦光场中容易被捕获但不能被捕获在聚焦光束的高强度区域。光学微操作实验显示:高度氧化的铜微球能被聚焦的高斯光束捕获并可以在平面内移动。理论和实验结果便于研究核壳结构金属微粒的光学特性,进一步拓展了光镊技术的应用范围。

English Abstract

参考文献 (22)

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