透镜式光纤光镊对米氏粒子作用力的计算开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

光镊技术作为一种非接触式操控微粒的技术，在生物、物理、化学等领域展现出巨大的应用潜力。

深入研究光镊对微粒的作用力，对于优化光镊系统设计、提高操控精度以及拓展其应用范围具有重要意义。

本选题的研究意义主要体现在以下两个方面：
1.推动光镊技术的发展和应用：-本研究将深入分析透镜式光纤光镊对米氏粒子的作用力，揭示光镊捕获和操控微粒的机理，为光镊技术的进一步发展提供理论基础。

2. 本选题国内外研究状况综述

光镊技术自1970年问世以来，一直是科学研究的热点，其应用范围不断拓展，涉及生物、物理、化学等多个领域。

近年来，透镜式光纤光镊作为一种新型的光镊技术，因其结构紧凑、成本低廉、易于集成等优点，受到越来越多的关注。

国内方面，清华大学、北京大学、中国科学院等高校和科研机构在光镊技术领域开展了深入研究，并在生物细胞操控、微纳加工等方面取得了一系列成果。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

本研究的主要内容包括以下几个方面：
1.透镜式光纤光镊的结构和工作原理:介绍透镜式光纤光镊的基本结构，包括光纤类型、透镜参数等，并阐述其捕获微粒的基本原理。

2.米氏散射理论:介绍米氏散射理论的基本概念和计算方法，为计算光镊对米氏粒子的作用力提供理论基础。

3.光镊对米氏粒子作用力的理论计算:基于米氏散射理论，推导出光镊对米氏粒子的散射力和梯度力的表达式，并分析不同参数对作用力的影响规律。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用理论分析、数值模拟和实验验证相结合的方法，逐步深入地开展研究工作。

首先，将通过查阅文献，了解光镊技术、透镜式光纤光镊和米氏散射理论的相关知识，为后续研究奠定基础。

其次，将基于米氏散射理论，建立透镜式光纤光镊对米氏粒子作用力的理论模型，推导出散射力和梯度力的表达式，并分析光束参数和粒子参数对作用力的影响规律。

5. 研究的创新点

本研究的创新点在于：
1.系统性:本研究将系统地研究透镜式光纤光镊对米氏粒子的作用力，从理论模型建立、数值模拟到实验验证，形成一个完整的闭环，为透镜式光纤光镊的设计和应用提供全面的理论指导。

2.针对性:本研究针对透镜式光纤光镊这一新型光镊技术，重点研究其对米氏粒子的作用力，为其在生物医学和微纳操控领域的应用提供理论基础。

3.实用性:本研究将分析不同光束参数和粒子参数对作用力的影响规律，为透镜式光纤光镊的优化设计提供参考，使其能够更好地应用于实际。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

[1]陈俊华,刘延俊,谢树森,等.基于comsol的双光纤光镊捕获特性分析[j].光学学报,2021,41(17):141-151.

[2]李龙,谭峭峰,刘延俊,等.矢量光束照射下瑞利粒子光力的仿真研究[j].光子学报,2021,50(11):161-170.

[3]刘延俊,王智,刘娟.锥形光纤透镜光镊捕获特性研究[j].中国激光,2020,47(08):263-271.