两种单光纤光镊捕获效果的数值仿真与实验研究.pdfVIP

第28卷第10期 光 学 学报 V01．28，No．10 2008年10月 ACTAOPTICASINICA October，2008 文章编号：0253—2239(2008)10—1971—06 两种单光纤光镊捕获效果的数值仿真与实验研究 吴忠福 刘志海 郭成凯 杨 军 苑立波 (哈尔滨-I-程大学理学院光子科学与技术研究中心，黑龙江哈尔滨150001) 摘要 采用一种基于时域有限差分(FDTD)的数值算法，仿真计算了抛物线形和大锥角形两种新型单光纤光镊的 出射光场，并在稳态场下通过对麦克斯韦应力张量积分求得介质球在两种光场中受到的光阱力，得到大锥角型光 纤端产生的光阱力较大的结论；讨论了不同介质球大小、折射率，光纤探针形状对光阱力的影响。在实验中这两种 光纤探针都实现了对水中酵母菌细胞的捕获，且采用流体力学法对抛物线形和大锥角形二种新型单光纤光镊产生 的光阱力进行厂标定。结果表明：基于FDTD数值仿真方法计算受力与实验结果一致，并且这种计算光纤光镊产 生的光阱力的方法简单。适用；且抛物线形和大锥角形光纤探头都具备构成单光纤光镊的条件。 关键词 医用光学与生物技术；单光纤光镊；时域有限差分；光学捕获；流体力学法 中图分类号 Q631 文献标识码 A doi：10．3788／AO1971 and ofTwoFiber Tweezers NumericalSimulation Experiments Optical Wu LiuZhihaiGuo JunYuanLibo Zhongfu ChengkaiYang Research (Photonics 150001，China) Center，CottageofScience，HarMnEmgineeringUniversity，Harbin，Heitongjiang AbstractThefinitedifferencetimedomain(FDTD)methodwasusedtocalculatethe fieldsof outputoptical andaxial forceswere obtained and tweezers．Thetransverse then by paraboliclargeanglesingle—fiberoptical trapping theMaxwellstresstensorinstable withthe fiber integrating smte．Comparedparabolicopticalprobe，theoptical forceofthe fiber is influencesofsizesanddiffractiveindexesof lager．Meanwhile，the microscopic largeangle probe twofiber both and offiber onthe forcewereconsidered．In