基于时间反演空时聚焦机制的双聚焦场电磁镊实现方法

摘要

本发明公开了一种基于时间反演空时聚焦机制的双聚焦场电磁镊实现方法，属于电磁波无接触操控技术领域。该方法以TR电磁波的空时聚焦传输机制为基础，通过平面时间反演镜产生两个平行聚焦斑，而在两个聚焦斑中间，则由电磁干涉相消机理产生一个电磁场强度极弱的中空区域，形成电磁场梯度势阱，产生所需的推力和梯度力，实现对电中性或带弱电微小颗粒体的捕获和操控。相比于单点电磁波聚焦场，双聚焦场能够显著地降低散射力、提高电磁场势阱梯度力、以及解决光频段以下电磁波动力作用较弱的缺陷；并且能够加深电磁场的势阱深度，提高光频段以下电磁波捕获和操控微粒的稳定性；而且能在狭长的中空区域内同时束缚大量的电中性或带弱电的微粒。

主权项

一种基于时间反演空时聚焦机制的双聚焦场电磁镊实现方法，包括以下步骤：步骤一：将“预探测天线阵”置于“操纵平面”上，使“预探测天线阵”的阵元中心位于捕获位置点处，计算机控制信号记录及发生设备产生信号p(t)同时馈送到“预探测天线阵”的两个阵元，并由信号记录及发生设备记录“平面TRM”每个阵元接收到的信号；“预探测天线阵”在捕获位置点i(i＝1,2…N)处进行上述操作时，“平面TRM”的第j(j＝1,2…M)个阵元接收到的信号为y_ij(t)，从而实现将高强度聚焦场源信息传递给“平面TRM”；步骤二：对“平面TRM”每个阵元接收的信号y_ij(t)都进行时间反演处理，得到相应的时间反演信号S_ij(t)，并将这些信号构造成与第i个捕获位置点相对应的信号矩阵A_i(t)＝[S_i1(t) S_i2(t) … S_ij(t) … S_iM(t)]^Τ；“预探测天线阵”在“操纵平面”的每个捕获位置点处传递高强度聚焦场源信息时，“平面TRM”都会接收到相应的信息，对“平面TRM”接收到的信号依次重复上述处理过程，得到N个捕获位置点信号矩阵；步骤三：撤除“预探测天线阵”，将微粒样品置于“操纵平面”，用观察设备观察微粒所处的位置；并根据微粒所处的位置，计算机控制信号记录及发生设备，将该捕获位置点对应的信号矩阵中的每个信号馈送给相应的“平面TRM”阵元，“平面TRM”发射出的电磁波在微粒所处的位置处形成高强度双聚焦电磁场，形成梯度势阱，从而将微粒捕获。