为了解决目前水中纳米塑料颗粒难以富集和检测的问题，基于金（Au）纳米粒子和聚苯乙烯（PS）纳米粒子的混合流体，使用自搭建的光操控-显微拉曼系统实现了PS纳米粒子的光热效应捕获和检测，并研究了混合流体中PS纳米粒子的光热效应及表面增强拉曼散射（SERS）信号增强效果。结果显示，PS纳米粒子（80 nm）的运动速度受到金纳米粒子粒径和浓度的影响，随着时间的增加光热阱中会形成直径为30 μm的Au-PS聚集体。PS纳米粒子的SERS信号强度在聚集体内比金溶胶基底提高了7倍，并且密度随着聚集体半径的扩展先增加后减小。该方法实现大量PS纳米粒子的光热效应捕获和SERS检测，显著提高PS纳米粒子的SERS信号强度并且降低了检测限。该方法在纳米器件自组装、环境污染监测等方面具有极大的应用潜力。

表面增强拉曼散射(SERS)增强基底的制备是实现SERS技术高灵敏度探测的关键因素, 利用光操控技术制备金属纳米粒子聚集体是近来SERS领域研究的热点。 利用飞秒激光湿法刻蚀技术, 在硅片表面5 mm×5 mm范围内刻蚀横截面积(宽度×深度)为10 μm×7 μm, 30 μm×12 μm, 60 μm×15 μm, 70 μm×19 μm和90 μm×21 μm的狭槽线阵, 制备截面积不同的微纳硅基衬底(SiMS)。 应用光操控技术结合SERS方法, 在金纳米溶胶中加入硅基衬底。 并将激光对焦在衬底狭槽内, 在光辐射压力的作用下, 金纳米粒子沿光束的传播方向运动, 聚集于微纳结构表面的狭槽内, 形成金纳米粒子聚集体, 促进“热点”效应, 提高SERS探测的灵敏度, 实现了在硅基微纳结构衬底上探测物的SERS增强。 实验表明, 利用光辐射压力和光梯度力的合力, 金属纳米粒子能有效聚集在硅基微纳结构衬底表面的狭槽中, 形成更多的“热点”, 从而可大幅提高SERS增强效果。 以芘为探针分子, 随着狭槽截面积的增加, SERS信号逐渐增强, 狭槽截面积为70 μm×19 μm时达到最强, 超过该截面积后, 拉曼信号强度开始降低, SERS强度最高增强了约两个数量级, 最低检测浓度为5.0×10-9 mol·L-1, 在低浓度范围内(5.0×10-9～1.0×10-7 mol·L-1), 芘位于588和1 234 cm-1处特征峰强与浓度的关系曲线呈现较好的线性相关性, 其拟合方程及线性相关系数分别为0.992和0.971。 以截面积为70 μm×19 μm的微纳衬底进行了重复性实验, 每完成一次实验, 关掉激光器, 待激光的作用消失, 狭槽内聚集的金纳米粒子重新分散在溶液中, 进行下一次实验。 选取微纳衬底8个不同位置, 每个位置重复三次实验, 衬底不同位置芘的588和1 234 cm-1两个特征峰峰强的相对标准偏差(RSD)分别为9.9%和2.0%, 具有较好的重复性。 与仅使用金纳米颗粒相比, 该方法保留了金纳米颗粒重复性好的优势, 同时具有更高的增强效应和衬底清洗后可重复使用的优点。 研究表明, 基于硅基微纳结构衬底的光操控-SERS方法, 可极大地提高金纳米颗粒的SERS效应, 在化学和生物学等领域的物质检测分析方面具有广阔的应用前景。

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,提出了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波段光纤宽带放大自发辐射光源,实现了对中尺度二氧化硅(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悬浮液不同高度位置处形成的温度场分布、对流速度场分布和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。

提出了一种多参量调控角向偏振光束焦场强度和横向能流的方法.基于矢量衍射积分理论, 数值模拟了非均匀螺旋相位和旋转对称振幅挡板调制下角向偏振光束的聚焦特性, 讨论了螺旋相位结构和对称振幅挡板联合调制下, 角向偏振光束焦场横向能流和偏振态的分布.结果表明: 非均匀螺旋相位的引入改变了光场的聚焦特性, 导致聚焦场重心产生了偏移;在偶数重旋转对称振幅挡板的联合调制下, 焦场中出现了局部的椭圆偏振态和圆偏振态, 且焦平面上出现了横向能流;通过调节螺旋相位, 不仅可以实现焦场重心的特殊控制, 还能进一步丰富焦场偏振态和横向能流分布.这种基于多参量调控焦场强度和能流分布的方法为实现操控特定区域的粒子提供了新的思路.

光捕获和光操控是一种通过光镊、倏逝波、光泳或光热等对微纳尺度颗粒、生物大分子和细胞等微小物体进行非接触、无损伤捕获和操控的方法和技术。详细归纳和总结了国际上在光捕获和光操控方面的研究进展和最新动态，分析了其今后的研究发展方向。

原子反射镜是人们从事原子光学实验研究的重要器件之一.本文将简单综述采用冷原子磁、光操控技术发展起来的诸如消逝波原子反射镜、半高斯光束原子反射镜、周期性磁化的磁带反射镜、周期性排列的永久磁铁反射镜和载流导线磁反射镜等各种原子反射镜的基本原理、实验方案及其最新进展,并就原子反射镜在原子光学实验中的应用作一简单介绍.