1. 研究目的与意义（文献综述）

光镊，又被称为单光束梯度力光阱，是基于光的辐射压力实现对微粒的捕获与操纵的技术。光镊的原理是用一束高度汇聚的激光形成三维势阱，微小物体受光压而被束缚在光阱处，移动光束就能使微小物体随之移动。生物大分子、生物细胞的大小刚好属于光镊的捕获范围，且不会在光镊的作用下产生机械损伤。通过选择合适的波长可以避开细胞对光的吸收波长，从而将热效应降到最低。因此光镊在生物学、医学以及物理学等众多领域得到了广泛的应用。

传统光镊的出现始于1986年，美国科学家ashkin等人利用大数值孔径显微镜会聚单光束梯度力光阱实现了大小从10um到25nm的微小颗粒的捕获^[1]。光镊经历了传统光镊、全息光镊、等离子体光镊、波导光镊、光纤光镊等数个阶段。如今的光纤光镊相对传统光镊来说，摆脱了显微镜庞大的体积，不仅操作更灵活，成本更低更容易普及，还能根据不同需求来设计不同的光镊系统，实现多个微粒的捕获以及完成三维移动、旋转等复杂的操控。由于近代科学渐渐向微型化发展，研究对象从微米级变成纳米级，对仪器设备的尺寸大小和精确程度的要求也越来越高。近年来开发出的近场光镊可以进行纳米级的操作，而影响其精度的正是光纤探针的大小 ^[15] 。

目前比较成熟的光纤探针的制备方法有化学腐蚀法、熔融拉锥法、机械研磨法等^[8]。静态腐蚀法是化学腐蚀法的一种，静态指的是腐蚀过程中氢氟酸与光纤的位置保持相对静止。首先我们要将端部剥除了约15mm涂覆层的光纤垂直地放置在装有腐蚀液的容器中。由于腐蚀液附着在光纤上，光纤所受的重力越来越大，渐渐地沉入腐蚀液。靠近空气的液面会发生对流，因此交界处的光纤腐蚀程度会相对更高，形成较细的“颈部”。如果继续腐蚀下去，颈部就会越来越细，直到在腐蚀液的弯月面处形成具有一定弧度的锥形光纤探针。

2. 研究的基本内容与方案

本次设计的主要内容有：1、理解静态化学腐蚀制备光纤探针的基本原理；2、进行实验操作制备光纤探针；3、分析、讨论光纤的腐蚀时间、腐蚀速率、腐蚀液浓度等参数对探针形貌的影响。

设计的目标是：1、了解关于光镊的基本知识；2、掌握静态腐蚀法制备光纤探针的基本原理；3、能够分析实验过程中光纤的腐蚀速率、腐蚀时间等参数对探针形貌的影响；4、最终制备出形貌较好的光纤探针并总结出使用静态化学腐蚀法制备光纤探针的较完备实验参数。

拟采用的技术方案及措施：本次设计研究的是静态腐蚀法制备光纤探针的有关问题，从中我们要掌握这项技术的基本原理并制备出达到要求的光纤探针，因此我的方案是：1、首先查阅相关文献了解技术的基本原理和实验方法，找出存在的疑惑并解决，设计一组有可行性的实验参数；2、按照参数进行实验，并改变有关变量进行3组以上的实验，观察现象并记录所得数据；3、对观测到的数据进行处理和总结，找到理论规律；4、对得到的规律的正确性进行验证，方法有查阅文献、实验验证等。5、重复上述步骤直到得到正确规律并制备出满足要求的光纤探针。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解静态化学腐蚀法制备光纤探针的基本原理，确定方案，完成开题报告。

第4－8周：完成一篇不少于5000字英文文献翻译，进行光纤探针的制备实验。

第9－13周：探究光纤的腐蚀时间、腐蚀速率、腐蚀液浓度等参数对探针形貌的影响，记录实验数据，并对实验结果进行分析。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] ashkin a, dziedzic j m,bjorkholm j e, et al. observation of a single-beam gradient force optical trapfor dielectric particles[j]. optics letters, 1986, 11(5):288.

[2] sayah a, philipona c, lambeletp, et al. fiber tips for scanning near-field optical microscopy fabricated bynormal and reverse etching[j]. ultramicroscopy, 1998, 71(1-4):59-63.

[3] huo x, pan s, wu s. fabricationof optical fiber probe nano-tips by heated micro-pulling combined with staticchemical etching[c].ieee international conference on nano/mi cro eng..., 2007 :254-257.