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基于光热效应的单光纤捕获方法与仿真分析

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摘要

针对光纤光镊捕获颗粒时直接接触易产生机械损伤的问题,提出一种基于光热效应的单光纤远距离捕获方法。采用功率低于20 mW的C波段光纤宽带ASE光源,实现了对中尺度SiO2小球的远距离捕获和操控,捕获距离长达800 μm。为探明该捕获机理,采用COMSOL Multiphysics有限元分析软件,仿真模拟了光纤在SiO2悬浮液的不同高度位置处形成的温度场分布、对流速度场分布以及粒子在溶液中的运动轨迹。研究发现,在光纤操控小球的过程中起主要作用的是热对流产生的曳力,同时调整光纤高度会改变捕获速度和捕获距离。这种光纤微流体装置结构简单、操作灵活,具备在低功率条件下大范围捕获大颗粒的条件。

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补充资料

DOI:10.3788/cjl201946.0806006

作者单位:

    华中科技大学
    华中科技大学
    华中科技大学材料科学与工程学院

引用该论文

杨敏君,湛位,宋五洲. 基于光热效应的单光纤捕获方法与仿真分析[J].中国激光,2019,46(08):0806006.