Trong chương này chúng ta đã khảo sát được lực quang học gây bởi hai chùm Gauss truyền lan ngược chiều tác động lên hạt điện môi Rayleigh hình cầu. Chúng ta tìm thấy phân bố cường độ tổng phụ thuộc vào khoảng thời gian của xung và khoảng cách giữa hai mặt thắt chùm tia. Phân bố Gauss bị ngắt khi mặt thắt lớn. Với các mặt phẳng pha khác nhau, tìm ra các kết quả ứng với khoảng thời gian xung và các khoảng cách của chùm xung, từ đó có thể sử dụng bẫy ổn định và thao tác với các hạt hình cầu. Có rất nhiều tham số ảnh hưởng tới quang lực. Sự ổn định của bẫy quang học không những phụ thuộc vào các tham số của xung bơm mà còn phụ thuộc vào khoảng cách giữa các mặt thắt hai chùm tia.
Hình3.8. Phân bố quang lực dọc Fz trên mặt phẳng pha (z, t) cho xung có độ rộng khác nhau τ=0.5ps (a, d), τ=1ps (b, e) and τ=1.5ps (c, f) trên trục
z (ρ=0) với. w0=1μm, d=10μm . b z/W0 [pN] a c d e f
Tất cả các kết quả cho thấy, tồn tại một vùng bẫy là cột mà chiều dài là khoảng cách giữa hai đỉnh của quang lực dọc với bán kính là khoảng cách giữa hai đỉnh của quang lực ngang. Độ lớn của những vùng bẫy phụ thuộc vào cả những tham số, mặt thắt chùm tia, khoảng cách giữa hai tiêu điểm. độ lớn của quang lực phụ thuộc vào độ rộng xung và khoảng cách giữa hai tiêu điểm. Trong cấu trúc bẫy quang học sử dụng hai chùm tia Gauss thì vùng ổn định cũng như phân bố lực theo chiều z không bị ảnh hưởng bởi độ rộng xung và thời gian xung.
Tuy nhiên vùng bẫy có ổn định hay không còn phụ thuộc vào tính chất của mẫu như kích thước, chiết suất (hai tham số này ảnh hưởng đến độ lớn quang lực) và khối lượng riêng (ảnh hưởng đến trọng lực). Hơn nữa độ ổn định theo thời gian cũng phụ thuộc vào môi trường xung quanh của mẫu như dung môi, độ lớn của chân không, kích thước của hộp mẫu (ba tham số này ảnh hưởng đến lực gây chuyển động Braonơ).
Trong khuôn khổ của luận văn, những vấn đề này chưa được đề cập đến và sẽ nghiên cứu tiếp trong thời gian tới.
KẾT LUẬN CHUNG
Luận văn đã tập trung nghiên cứu một số vấn đề về quang lực, đặc biệt quang lực của hai chùm Gauss ngược chiều tác dụng lên hạt điện môi. Nội dung chính của luận văn có thể tóm lược trong mấy điểm sau:
1. Đã tổng quan về quang lực và các ứng dụng của nó trong nghiên cứu nguyên tử, phân tử bằng bẫy quang học (optical trap), kìm quang học (optical tweezer) và làm lạnh quang học (optical cooling).
2. Trình bày về quang lực của kìm quang học sử dụng một xung Gauss tác động lên hạt điện môi. Qua khảo sát ảnh hưởng của độ rộng xung lên quang lực dọc và quang lực ngang đã chỉ ra được sự mất ổn định của vùng bẫy khi sử dụng các xung có độ rộng khác nhau. Từ đó đưa ra đề xuất sử dụng bẫy quang học hai xung Gauss ngược chiều.
3. Đã đề xuất bẫy quang học sử dụng hai xung Gauss ngược chiều. Tính toán và khảo sát ảnh hưởng của độ rộng xung, khoảng cách giữa hai tiêu điểm và bán kính mặt thắt chùm tia lên quang lực dọc và quang lực ngang. Từ đó chỉ ra ảnh hưởng cuả chúng lên độ lớn của lực và độ lớn vùng bẫy ổn định.
4. Sau khi nghiên cứu đã phát hiện sự ổn định của các vùng bẫy còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như bản chất của hạt điện môi, môi trường xung quanh. Đây là những vấn đề cần quan tâm nghiên cứu trong thời gian tới và là nội dung cần phát triển của luận văn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Võ Thị Diệu Hằng, Làm thế nào để làm đông lạnh nguyên tử bằng tia
Laser? Vietsciences.org-27/09/2005.
[2]. Trần Thị Tâm, Quang học.
http://rapidshare.com/files/81986462/QUANGHOC-SV.pdf.
[3]. Hồ Quang Quí, Laser rắn công nghệ và ứng dụng, NXB Đại Học Quốc Gia Hà Nội 2006.
[4]. A. Ashkin: Atomic-Beam deflection by Resonance-Radiation Pressure, Phys. Rev.Lett., 25, (1970) 1321.
[5]. Arthur Ashkin, Optical trapping and manipulation of neutral particles
using lasers, March 11, 1997.
[6]. A. Ashkin, J. M. Dziedzic, J. E. Bjorkholm, and Steven Chu,
Observation of a single-beam gradient force optical trap for dielectric particles, AT&T Bell Laboratories, Holmdel, New Jersey 07733.
Received December 23, 1985; accepted March 4, 1986.
[7]. A. Ashkin, Acceleration and trapping of particles by radiation pressure. Phys. Rev. Lett., 24(4):156{159, 1970.
[8]. Javier Alda, Laser and Gaussian beam propagation and transformation, In Encyclopaedia of Optical Engineering. New York, 2002.
[9]. T. W. Hänsch and A. L. Schawlow: Cooling of Gasses by Laser
Radiation, Opt.Comm. 13 (1975) 68.
[10]. Michael Gögler, Allen Ehrlicher, forces on Small Spheres in a One-
Beam Gradient Trap,Wintersemester 2005/2006.
[11]. Howie George Mende, Optical Trapping, manipulation, translation
and spinning of micron sized gears using a vertical dual Laser diode system, Department of Physics and Astronomy, Submitted in partial
Mfillment of the requirements for the degree of Master of Science in Physics, Faculty of Graduate Studies Laurentian University Sudbury, Ontario, 2000.
Distribution of Optical Trapping by two counter-propagating Gaussian Beams Acting on Rayleigh Dielectric Sphere, Institute of Applied
Physics, NEWTECHPRO, Hanoi; Vinh University, Vinh.
[13]. Ho Quang Quy, Mai Van Luu, Tran Hai Tien, Total power
distribution of two counter-propagating pulsed Gaussian Beams, Tạp
chí Nghiên cứu khoa học kĩ thuật và công nghệ Quân sự, No 23, 06- 2008.
[14]. Neil A Schofield, Development of Optical Trapping for the Isolation of
Environmentally Regulated Genes, Submitted in partial fulfịment of the
requirement for the degree of doctor of philosophy 1998, University of Reading, School of Animal and Microbial Sciences.
[15]. Joshua W. Shaevitz, A partical guide to optical trapping,
jshaevitz@berkeley.edu, August 22, 2006.
[16]. Li-Gang Wang, Cheng-Liang Zhao, Dynamic radiation force of a
pulsed Gaussian beam acting on a Rayleigh dielectric sphere, 2007
Optical Society of America.
[17]. Wiepke Koopmans, Thijs Aartsma, Optical Tweezers: The force of light.
http://en.wikipedia.org/wiki/Optical_tweezers, http://www.biop.dk/Research/Tweezers.htm