1. 研究目的与意义（文献综述）
光镊是一种装置，它是利用激光与物质相互作用时产生的光力来捕获操纵特别小的粒子的，被广泛应用于各个领域，如生物、医学、物理学等。现在光镊技术在每个领域发展的都特别的快，但由于传统光镊系统其组成结构的原因，自身有很多缺点，不能令我们满意。比如：价格比较贵，个头比较大一些，或者操纵样品移动的自由度小，工作距离比较小等，它的这些特点令传统光镊系统对处于比较狭窄位置的粒子实现操作很不容易。因此，在科学研究不断深入及科学技术不断发展的今天，传统光镊技术的应用范围受到一定的限制。而由于近年来光纤行业日益发展壮大，因此人们将目光投向光纤光镊技术。将光纤和光镊系统结合，利用光纤本身代替显微物镜把光束会聚起来，同时利用光纤捕获并牵引微粒运动，大大提高了操作的自由度与灵活度。另外普通单模光纤芯径与很多生物细胞和大分子的尺度差不多，它们都约10微米，使得光纤光镊仍然可以广泛应用于生命科学领域。基于光纤系统的光镊利用的是光纤的消逝场和粒子的相互作用，这种光纤光镊系统装置简单，操作灵活，成本很低，可操作范围比较广，很大程度上克服了传统光镊的不足，作为传统光镊的一个有益补充，因而其受到学术界人士的广泛关注，是目前光镊领域的一个发展方向。由于光纤光镊是利用从光纤出射端面发出的激光束来操纵粒子的，该技术中的光路具有独立性，因此，该系统对粒子的操作过程可与显微观察系统有效的分离，因而可以增强光纤光镊的操作性能，而且由于光纤所具有的灵活性使得光纤光镊形成的光阱同样具有灵活的操作性，因此被该系统捕获的微粒能够自由移动。同样，也正是由于光纤的轻便灵活等特性，使得光纤光镊系统能方便的深入到样品池中，进而在样品池中形成梯度力光阱，这大大增加了光阱的捕获范围。光纤光镊的以上种种优势，使其得到广泛的应用。
早在1993年，constable等人就成功的用光镊捕获了微介质球，其中的光镊由两根纤芯相对的光纤构成。1995年美国的lyons等人研究了直径为3.5μm和10μm的介质小球的捕陷特性和光阱的双稳定性，他们采用的是近半球形自透镜单模双光纤光镊。1997年日本的taguchi等等对单锥形透镜光纤对粒子捕获作用进行了报道，之后他们又发现，如果两个光纤光镊成一定夹角，可以实现聚苯乙烯球的空间捕获和搬运队酵母细胞的旋转。除此之外，还有更多的研究者们对双光纤和多光纤光镊进行了研究，并成功实现了物体的空间捕获。由于光纤端出射的弱聚焦的光场产生的势阱梯度力较小，这些光纤光镊的单根光纤都不能形成三维捕获。直到2003年，加拿大的r.s.taylor等制作了一种中空的金属化光纤探针尖，巧妙的利用针尖的静电引力与光的散射力达到平衡，实现了对浸泡在水中的玻璃微粒捕获和操纵。2007年samarendramohanty等人制作了轴棱镜型光纤探针也实现了对几百纳米到微米微粒的三维捕获。
在国内，对于光纤光镊的研究的人还不多。比较著名的就是刘志海等人制作的一种锥形结构的光纤针，构成了全光型的单光纤光镊系统，实现了三维捕获与操纵水中酵母细胞，同时他们也优化了双光纤光镊系统的参数。另外，中国科技大学的海明等得出了光纤探针作用在2μm聚苯乙烯球上的轴向作用力沿光束传播方向、径向作用力指向光轴的结论。清华大学的王佳等对光纤针的出射光场进行了仿真研究，他们是利用数值仿真的方法，也采用与taguchi等相同的自透镜型光纤结构测量了置于水中的酵母菌的受力情况。燕山大学电气工程学院也在积极从事光纤光镊的研究工作。
2. 研究的基本内容与方案
研究的基本内容：
1.光纤光镊原理、发展概况以及捕获力测定方法；2.了解光纤探针、微纳光纤的制备方法；3.光纤光镊系统的构成以及各个组件的功能；4. 开展微粒（酵母菌）的捕获实验，测定不同激光功率、不同锥角的光纤探针或者不同尺寸的微纳光纤、不同粒子尺寸几种情况下粒子的逃逸速度，并计算出粒子的受力，绘制相应的受力曲线，分析出上述三种因素对粒子捕获力的影响。
目标：论文工作主要利用光纤（探针式或者微纳光纤）光镊将微粒（如酵母菌细胞）捕获，然后使用精密移动平台控制光镊的运动，测定出粒子的逃逸速度，最后根据斯托克斯定理计算出粒子的捕获力。
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，了解研究所需背景知识（如光纤光镊原理，研究概况等）。确定方案，完成开题报告。
第4－6周：了解光纤光镊的背景知识（原理、研究概况）以及光纤探针、微纳光
纤的制备方法。
4. 参考文献（12篇以上）
[1]刘志海．单光纤光镊技术研究 [d]．哈尔滨：哈尔滨工程大学，2007．
[2]赵恩铭．基于单光纤的光动力操纵系统集成关键技术研究[d]．哈尔滨：哈尔滨工程大学，2013．
[3]程景萌，周围，杨丽，李姗姗，姜云峰，张思祥．基于光镊原理的光纤激光驱动细胞方法[j]．微纳电子技术．2015，52（11）：718-721．
课题毕业论文、开题报告、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
