[发明专利]一种高操作性光镊的产生方法及系统

权利要求书

1.一种高操作性光镊的产生方法，其特征在于，包括如下步骤：

使用计算机仿真模拟平面波与带有双离轴拉盖尔高斯叠加光束和扭曲高斯谢尔模型信息的随机电场发生干涉，获取多张不同的相位全息图，并将所有这些相位全息图传输至空间光调制器中；

空间光调制器加载好相位全息图，并以一定的刷新频率变换已加载好的相位全息图；

启动激光器发射线偏振的高斯光束；

扩束器对高斯光束进行准直扩束处理；

扩束的光束照射到空间光调制器后，经过4f系统进行滤波，获得部分相干的双离轴拉盖尔高斯叠加扭曲光束；

将部分相干的双离轴拉盖尔高斯叠加扭曲光束通过延时系统后继续传播；

非偏振分束立方镜对部分相干的双离轴拉盖尔高斯叠加扭曲光束进行分光处理，一部分传输至光镊系统，另一部分传输至光束质量分析仪，在光镊系统中得到高操作性的光镊。

2.根据权利要求1所述的高操作性光镊的产生方法，其特征在于，带有双离轴拉盖尔高斯叠加光束和扭曲高斯谢尔模型信息的电场的具体产生过程如下：

E₀为带有双离轴拉盖尔高斯叠加光束和扭曲高斯谢尔模型信息的电场；

其中为初始平面的坐标，x，y为相互正交两个分量，为权重空间的坐标，其中u_x，u_y为相互正交的两个分量；

为权重函数，B为一个可根据需求进行调整的参数，影响光束相干度和扭曲因子；

为核函数，包括以下两部分：

为双离轴拉盖尔高斯叠加光束，C₁、C₂是个常数；x₀表示两个离轴涡旋中心距离中心的距离，w为束宽，M、N为两个可调的参数，影响拓扑电荷的数量，i为虚数单

位； 为扭曲高斯谢尔模型，A、 为两个可调参数，影响光束相干度和扭曲因子。

3.根据权利要求2所述的高操作性光镊的产生方法，其特征在于，通过调节初始光场参数，实现对光学势井的转动速率、光学势井的大小和两个光学势井的间距进行调控：

：u响光束传播过程中转动角度的速率，来影响光学势井的转动速率，u越大，光束传播相同的距离，转过的角度越大；

M、N：M和N影响光学势井的大小，M和N越大，光学势井越大；

x₀ ：x₀通过影响两个光学势井的间距，x₀越大，两个光学势井间距越大。

4.根据权利要求1所述的高操作性光镊的产生方法，其特征在于，所述4f系统包括两个透镜和一个光阑；光阑位于两个透镜之间，且到两个透镜的距离为各自透镜的焦距；其中，第一个透镜对光束进行傅里叶变换，得到频谱面；光阑用于选取所述频谱面的正一级干涉条纹；第二个透镜用于对经光阑选取后的光束进行逆傅里叶变化，获得部分相干双离轴拉盖尔高斯叠加扭曲光束。

5.根据权利要求1所述的高操作性光镊的产生方法，其特征在于，所述延时系统包括中空屋脊棱镜和直角棱镜；

其中，调节中空屋脊棱镜与直角棱镜的距离，使得进出延时系统的光束光程改变。

6.根据权利要求1所述的高操作性光镊的产生方法，其特征在于，所述光镊系统包括分色镜、物镜、载物台、白光灯和互补金属氧化物半导体相机；

部分相干双离轴拉盖尔高斯叠加扭曲光束经过分色镜反射进入物镜，照射在载物台平面，在载物台平面形成的光学势井，即为光镊；白光灯照射载物台上的粒子后的光束经过分色镜后被互补金属氧化物半导体相机记录。