optical tweezers

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1、我们在几何光学模型下计算其在微米级的介质球上的作用力大小，也被称为“光镊”。这可作为描述激光阱作用于活体细胞及其细胞器的操作系统的简单模型。梯度力和散射力被定义为在几何光学条件下的多光束复合形态。计算使用输入强度分布为TEM00和TEM01模和小球整个截面折射率各异的受力情况。强大的均匀势阱可能与力的变量因子小于2球体横截面有关。对于10MW功率的激光和1.2相对折射率计算其中梯度阱最弱的方向俘获力量可达〜1.2*10^-6达因dyne（向后）。结果表明，良好的俘获要求高收敛光束来自高数值孔径的目标。给出一个对照，使用明场或差分干涉光对比光学相衬光学阱单光束梯度辐射压力光阱。INTRODUCT

2、IONThispapergivesadetaileddescriptionofthetrappingofmicron-sizeddielectricspherescanserveasfirstsimplemodelsoflivingcellsinbiologicaltrappingexperimentsandalsoasbasicparticlesinphysicaltrappingexperiments.Opticaltrappingofsmallparticlesbytheforcesoflaserradiationpressurehasbeenusedforabout20yearsint

3、hephysicalsciencesforthemanipulationandstudyofmicronandsubmicrondielectricparticlesandevenindividualatoms.Thesetechniqueshavealsobeenextendedmorerecentlytobiologicalparticles.本文给出了一种微米大小的介质球俘获的详细描述，可以作为活细胞的第一个简单的模型生物俘获实验和基本粒子物理俘获实验。利用激光辐射压的作用力对微小粒子的光学俘获，已经被应用于微米和亚微米介质颗粒甚至单个原子的操纵和研究等物理学。这些技术最近也扩展得到了生

4、物粒子。Thebasicforcesofradiationpressureactingondielectricparticlesandatomsareknown.Fordielectricsphereslargecomparedwiththewavelength,oneisinthegeometricopticsregimeandcanthususesimplerayopticsinthederivationoftheradiationpressureforcefromthescatteringofincidentlightmomentum.Thisapproachwasusedtocalcu

5、latetheforcesfortheoriginaltrappingexperimentsonmicron-sizeddielectricspheres.Theseearlytrapswereeitherallopticaltwo-beamtrapsorsinglebeamlevitationtrapswhichrequiredgravityorelectrostaticforcesfortheirstability.ForparticlesintheRayleighregimewherethesizeismuchlessthanthewavelengthλtheparticleactsas

6、asimpledipole.Theforcesonadipoledividesitselfnaturallyintotwocomponentpointinginthedirectionoftheintensitygradientofthelight.辐射压作用于介质粒子和原子的基本作用力，是已知的。对于介质球尺寸大于波长，是在几何光学模型下，因此可以使用简单的射线光学，从入射光动量的散射辐射压力的推导。这种近似常用来计算原微米大小的介质球俘获实验的作用力。这些早期的势阱，无论所有的光学双光束势阱或单光束浮置势阱，不考虑重力或静电引力对于其稳定性的影响。对于颗粒大小比波长在瑞利制度λ作为一个简单

7、的偶极子的粒子行为。偶极子的力量本身的自然划分成两个组件指向在光的强度梯度方向。Thesingle-beamgradienttrap,sometimesreferredtoas“opticaltweezers,”wasoriginallydesignedforRayleighparticles.Itconsistsofasinglestronglyfocusedlaserbeam.Conceptu