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本论文以光镊系统的设计为目的,构建了一套基于TFT-LCD的全息光镊系统,并利用该系统进行了囚禁酵母细胞的实验研究。所构建的基于TFT-LCD全息光镊系统,不仅能产生任意光强分布的光阱,还能实现对被捕获粒子的操纵,比在光镊系统中利用超声步进马达二维转镜或声光偏转器来控制光阱的位置更方便、快捷,同时也降低了成本,这给光镊技术的发展提供了新的手段。
介绍了光镊的产生、发展、基本原理及其光阱力的计算理论;分析了液晶的光学特性与电光效应,以及TFT-LCD的结构与工作原理;并根据傅立叶计算全息图的制作原理,研究了TFT-LCD在计算全息中的应用,测量分析了入射光偏振方向对衍射光强的影响。在本文构建的系统中,当入射光偏振方向与竖直方向成95°角,且TFT-LCD后没有放置偏振片时全息图的透过率最大。重点描述了基于TFT-LCD全息光镊系统的构建,详细说明了器件的选取原则。在该光镊系统中,作者根据螺旋波特殊的物理性质,制作TFT-LCD实时位错光栅生成中空光阱,该光阱能稳定地捕获酵母细胞;用基于TFT-LCD再现的计算全息,成功地生成了动态全息光阱,实现了对被捕获粒子的操纵。