半导体激光器产生可调谐局域空心光束的新型方法

"半导体激光可调谐局域空心光束的研究着重于利用半导体激光器作为光源，通过特定的光学手段实现局域空心光束的尺寸和形状的可调谐性。这一技术对于光镊技术以及其他光学应用具有重要的意义，因为它可以提升系统的灵活性和功能性。 在该研究中，科研人员采用了贝塞尔光束聚焦方法来生成局域空心光束。贝塞尔光束是一种特殊的非衍射光束，其特点是具有非常稳定的中心轴线，即使经过很长的距离，光束的形状也能保持相对不变。这种性质使得贝塞尔光束在光学系统中具有独特的应用价值。 为了调整光束的发散角和实现尺寸的调谐，研究中使用了平凸柱透镜和梯度折射率透镜。平凸柱透镜可以改变光束的传播特性，使其产生不同程度的发散或汇聚，而梯度折射率透镜则能够根据其内部折射率的分布改变光束的传播路径。通过这两个光学元件的组合，研究人员成功地获得了发散角可变的激光束，从而能够控制局域空心光束的径向尺寸和长度。 数值模拟结果显示，在光束发散角从0°到1.5°的连续变化过程中，局域空心光束的最大径向尺寸可以在90.23微米到64.05微米之间调节，长度则能在1.85毫米到1.47毫米之间变化。这种宽范围的调谐能力为光镊技术提供了更广泛的操控可能性，例如，可以适应不同大小和性质的粒子捕获，或者用于精确的微尺度操作。 局域空心光束在物理学、生物学、化学以及微纳米技术等领域有广泛的应用，比如粒子操控、生物细胞操纵、精密光学检测和微纳加工等。光镊技术，利用光力对微小物体进行无接触、非侵入性的操纵，是这些应用中的关键工具。通过实现局域空心光束的可调谐性，可以进一步提高光镊在微纳米操作中的精度和效率，对于科学研究和工业制造都有显著的促进作用。 半导体激光可调谐局域空心光束的研究不仅深化了我们对激光光束特性的理解，也为光镊和其他光学应用提供了创新的技术手段，有望在未来推动相关领域的发展。"