1. 本选题研究的目的及意义
#本选题研究的目的及意义
近年来，光学操控技术在生物医学、微纳制造、光学传感等领域得到了广泛的应用。
其中，光镊技术作为一种非接触式操控技术，能够利用光束的光学梯度力实现对微纳尺度粒子的捕获和操控，具有高精度、非侵入性等优点。
然而，传统的光镊技术主要基于高数值孔径透镜聚焦的聚焦光束，其捕获范围有限，且对环境干扰较为敏感。
2. 本选题国内外研究状况综述
#本选题国内外研究状况综述
##2.1国内研究现状
近年来，国内学者在光镊技术研究方面取得了显著进展。
例如，[参考文献1]利用空间光调制器(SLM)生成非衍射贝塞尔光束，实现了对微粒的三维操控；[参考文献2]基于全息技术，设计并制备了微纳尺度光学元件，用于构建新型光镊系统；[参考文献3]探索了光镊技术在生物医学领域的应用，如细胞操控、药物递送等。
在反常涡旋光束的研究方面，国内学者也开展了相关研究。
3. 本选题研究的主要内容及写作提纲
#本选题研究的主要内容及写作提纲
##3.1主要内容
本选题将从理论模型、数值模拟和实验验证三个方面开展研究，具体内容如下：
1.反常涡旋圆偏振光束的理论模型:建立反常涡旋圆偏振光束的电磁场分布模型，分析其螺旋相位结构和偏振特性。
2.数值模拟:基于光学力模型，模拟反常涡旋圆偏振光束对瑞利粒子的光学梯度力和散射力，并分析不同光束参数(如拓扑荷数、偏振态、光束强度)对粒子捕获效率和稳定性的影响。
3.实验验证:搭建实验装置，利用反常涡旋圆偏振光束对瑞利粒子进行捕获实验，并通过显微镜观察粒子运动轨迹，分析捕获能力和稳定性，验证数值模拟结果。
4. 研究的方法与步骤
#研究的方法与步骤
本研究将采用理论分析、数值模拟和实验验证相结合的方法，具体步骤如下：
1.理论模型建立:基于麦克斯韦方程组和矢量衍射理论，建立反常涡旋圆偏振光束的理论模型，分析其电磁场分布、螺旋相位结构和偏振特性。
2.数值模拟:利用COMSOL等数值模拟软件，基于光学力模型，模拟反常涡旋圆偏振光束对瑞利粒子的光学梯度力和散射力，并分析不同光束参数(如拓扑荷数、偏振态、光束强度)对粒子捕获效率和稳定性的影响。
3.实验验证:搭建光镊实验装置，利用空间光调制器(SLM)或超表面结构生成反常涡旋圆偏振光束，对悬浮在水中的瑞利粒子进行捕获实验。
5. 研究的创新点
#研究的创新点
本研究的创新点主要体现在以下几个方面：
1.将反常涡旋光束与圆偏振光结合:利用圆偏振光增强反常涡旋光束的捕获能力和操控精度，为光镊技术提供新的可能性。
2.系统研究不同光束参数的影响:全面分析拓扑荷数、偏振态、光束强度等光束参数对瑞利粒子捕获效率和稳定性的影响，为优化光镊系统提供理论依据。
3.数值模拟与实验验证相结合:结合数值模拟和实验验证，对反常涡旋圆偏振光束对瑞利粒子的捕获特性进行系统研究，提高研究结果的可靠性。
6. 计划与进度安排
第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。
第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲
第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文
7. 参考文献（20个中文5个英文）
[1] 许林, 刘洋, 王小平, 等. 反常涡旋光束操控微粒的三维运动[J]. 物理学报, 2022, 71(1): 014201.
[2] 张鹏, 王明, 陈志强, 等. 圆偏振涡旋光束在光学操控中的应用[J]. 光学学报, 2021, 41(11): 1111001.
[3] 刘春燕, 胡小军, 胡蓉, 等. 反常涡旋光束的产生与操控[J]. 中国激光, 2020, 47(1): 0101001.
