使用Comsol软件仿真探针式光纤光镊对微小粒子的捕获任务书

 2021-08-20 22:37:33

1. 毕业设计(论文)主要内容:

光纤中传输的光场经过锥形探针(端面)出射后在针尖附近汇聚(近场聚焦),当微小粒子位于探针附近时,受到探针聚焦场的作用,产生很强的捕获力(称为光强的梯度力)以及光的散射力,从而将粒子牢牢的捕获在焦点附近,这种装置称为光镊。由于探针锥形区域的尺寸是渐变的,光场在其中传输时,一部分能量将转换为辐射模从探针侧面出射,因此探针的出射光场比较复杂,严格的理论计算比较困难,多采用数值方法做近似计算。

论文的主要工作是利用多物理场耦合软件Comsol仿真微小粒子处于光纤探针附近时的空间电磁场分布,藉此计算分析粒子的受力。主要内容包括:1.光纤光镊原理,研究方法、研究概况;2.Comsol软件简介以及基本操作(问题的几何建模、网格剖分、物理场设定以及边界设置、扫描参数的设置);3.光纤探针聚焦场分布以及微粒在光纤探针的聚焦场中受力的Comsol软件仿真计算,分析微粒尺寸、折射率、探针的一次和二次锥角、针尖曲率半径对粒子受力的影响。

2. 毕业设计(论文)主要任务及要求

1.查阅不少于15篇文献资料,其中近5年的英文文献不少于3篇,完成开题报告。

(2)2.了解光纤光镊方面的背景知识(原理、研究方法、概况);

(3)3.学习Comsol软件的使用方法(几何建模、网格剖分、物理场设定以及边界设置、扫描参数的设置);

(4)4.基于Comsol软件模拟光纤探针出射场分布,计算分析微粒尺寸、折射率、探针的一次和二次锥角、针尖曲率半径对粒子受力的影响。

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3. 毕业设计(论文)完成任务的计划与安排

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,研究方法,研究概况等)。确定研究方案,完成开题报告。

第4~13周:完成任务书中的各项任务;

第14~16周:完成并修改毕业论文

第17周:准备论文答辩

4. 主要参考文献

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 2. Liang Pei-Bo, Lei Jiao-Jie, Liu Zhi-Hai, Zhang Yu, and Yuan Li-Bo, A study about multi-trapping of a tapered-tip single fiber optical tweezers [J], Chin. Phys. B, 2014, 23(8): 088702

3. Zhaohui Hu, Jia Wang, Jinwen Liang, Field distribution of optical fiber probe for trapping particle [J], Proceedings of SPIE, 2002, 4923:151-157

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