1. 研究目的与意义（文献综述）

光镊，又被称为单光束梯度力光阱。日常，我们用来挟持物体的镊子都是有形物体，我们感觉到镊子的存在，然后通过镊子施加一定的力钳住物体。捕获微小粒子的光镊是一个特别的光场，这个光场与物体相互作用时，物体整个受到光的作用从而达到被钳的效果，然后可以通过移动光束实现迁移物体的目的。由于激光聚集可形成光阱，微小物体受光压而被束缚在光阱处，移动光束使微小物体随光阱移动，借此可在显微镜下对微小物体（如病毒、细菌以及细胞内的细胞器及细胞组分等）进行移位或手术操作。

1986年，ashkin等人首次提出利用光辐射压力捕获微小物质、中性原子和分子的光学操纵技术，之后，这项技术得到不断发展。光镊是一种操控微纳颗粒的有效手段，而且已经被成功应用于颗粒的抓捕、传输[1]和分选[2]等。光镊以其独特的非接触、无损伤的特性在生物、化学领域已经得到广泛的应用，特别是在生物领域，已经实现了对细胞、病毒、细菌和dna分子的研究[3]。2010年，ahiwalia等人[4]成功的进行了波导表面的红细胞的光捕获。光镊相对于其他的技术具有非入侵、小尺寸、可配置以及大容量可并行等特点。但因为光存在衍射极限，所以光镊很难操控一百纳米甚至更微小的颗粒。幸运的是，2011年发展起来的近场光镊技术可以突破这一极限，使得纳米颗粒的抓捕和操控成为可能[5]。利用亚波长的波导、表面等离子体[6]、狭缝波导[7]、随机金属纳米岛[8]等结构，可以有效地将倏逝波压缩至一百纳米以下。

2011年，哈尔滨工程大学邓洪昌课题组[9]综述了基于倏逝场微小粒子驱动技术的最新进展，包括广域倏逝场微操纵、平面波导结构的倏逝场和光纤结构的倏逝场的微操纵。2012年，lin等人[10]提出了一种利用3db的分束器实现的分选器，可以将不同大小的颗粒导向不同的出口。基于波长选择的光学器件是用于微纳颗粒操控的常用工具。不同波长的激励光输入到波导后可以激励起不同的工作模式，因此也可以对颗粒实现不同的操作。但是这种多模波导使得能量相对分散，因此限制了该结构在抓捕亚微米颗粒方面的应用。随后，chong xu等人[11]把微纳光纤光镊与微流体相结合，研究在流体中光镊对颗粒的捕获情况。同年，li等人[12]利用直径更细的光纤实现了对金颗粒的捕获。lin等人[13]基于微环结构提出并验证了环在颗粒抓捕和颗粒导向方面的应用。

2013年，shi等人[14]把波导耦合微谐振腔捕获方法用到生物探测领域。同年，浙江大学刘志荣课题组[15]围绕光镊对瑞利粒子的捕捉分别讨论了表征光束特性的阶次n、有关手性材料特征的参量γ等因素对光束的近场、远场的传输特性的影响。2015年，lee等人[16]研究了倏逝波激发的表面增强拉曼光谱纳米系统的单个纳米颗粒的捕获。2016年南京大学光通信工程研究中心提出了一种通过偏振调控的硅基颗粒导向操作的方法[17]，通过时域有限差分设计和优化了系统结构参数，并验证了该结构在颗粒导向操作中的可行性。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究的基本内容

①查找资料，理解光镊捕获微粒的基本原理及其在生物、物理、化学等方面的应用

②理论分析波导光镊系统对微粒的捕获

③根据结论，对光镊捕捉微粒的相关应用提出设想

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解光镊的基本原理，确定方案，完成开题报告。

第4-8周：完成一篇不少于5000字英文文献翻译，进一步理解光镊捕获微粒的原理。

第9-13周：写出程序流程，完成微粒在波导隐逝场中所示梯度力、散射力的模拟等，分析说明波导光镊系统的优势。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]李宝军,辛洪宝,张垚,雷宏香. 光捕获和光操控研究进展[j]. 光学学报,2011,09:232-241.

[2]周妍煌,李婧方,任有健,胡晓明,李勤. 适用于微流控芯片颗粒分选的阵列光镊系统[j]. 中国激光,2010,06:1659-1664.

[3]闫树斌,赵宇,杨德超,李明慧,张安富,张文栋,薛晨阳. 基于近场光学理论光镊的研究进展[j]. 红外与激光工程,2015,03:1034-1041.