涡旋光镊：让粒子旋转跳跃！(2)

CMOS相机模块：考虑到二向色镜并不能完全隔离激光，从样品反射回来的激光会部分透过二向色镜，并入射到CMOS而影响成像质量，在CMOS前端增加滤光片进一步滤除激光光束，增加消色差透镜用来调节视场范围，并提高入射到CMOS的光亮度。
涡旋光镊系统实物图

LBTEK将各个元件安装在同轴系统中，结构紧凑，稳定性高。
涡旋光镊系统理论基础
光是一种电磁波，而电磁波携带能量和动量。电磁波与物体发生相互作用时，能量、动量均发生变化，激光捕获就是利用了光与微粒之间的动量传递。根据动量守恒定律和动量定理，动量传递会导致光波对微粒产生力的作用。
在光轴方向上，光波对微粒的作用力可以分为两类，一类为散射力，散射力沿着光的传播方向，将微粒推离；一类为强度梯度力，梯度力沿光强梯度方向，将微粒推向光强梯度最大的位置。光镊产生的原因是光束对微粒的梯度力大于散射力，因此可以将微粒捕获在聚焦光斑中心附近。
根据粒子大小的不同，光束与粒子的相互作用理论模型可以分为三种：当粒子尺寸远小于光波长（d<λ/20，瑞利粒子）的时候，适用于瑞利散射模型；当粒子尺寸远大于光波长（d>5λ，米氏粒子）的时候，适用于几何光学模型；对于中间尺度粒子，只能通过电磁散射模型来计算。LBTEK的光镊系统使用的微粒为直径4μm的二氧化硅微球，适合用几何光学模型进行分析。
几何光学模型从折反射定律角度来分析微粒的受力情况。光波入射到微粒表面时，会同时发生反射和折射，导致动量变化，产生力的作用。其中，反射光产生散射力(Fs)，折射光在出射微粒时产生强度梯度力(Fg)，当粒子受到的强度梯度力和光强散射力互相平衡时，即可实现对微粒的稳定捕获。