基于FDTD的單光鑷光阱力計(jì)算.pdf

1、光鑷技術(shù)是以非接觸的方式捕獲操縱微納米尺度的粒子，自1986發(fā)明以來(lái)，它已應(yīng)用于物理、化學(xué)、生物、材料、納米技術(shù)等諸多領(lǐng)域。相對(duì)于光鑷實(shí)驗(yàn)技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)光鑷的理論分析計(jì)算較為滯后，因此有必要研究和完善光鑷?yán)碚?。由于?shí)驗(yàn)中眾多的研究對(duì)象的尺寸在λ/10～10λ(λ為入射光波長(zhǎng))范圍，需要采用嚴(yán)格的電磁理論來(lái)進(jìn)行計(jì)算，而時(shí)域有限差分法即FDTD可以處理復(fù)雜形狀目標(biāo)的電磁散射、輻射等問題，同時(shí)給出電磁場(chǎng)的時(shí)間演化過(guò)程，因而被用于本文中數(shù)值

2、仿真光鑷捕獲微球的光阱力。
　　 本文采用三維時(shí)域有限差分法(FDTD)和Maxwell應(yīng)力張量法建立了單光鑷在焦點(diǎn)附近捕獲球形微粒的光阱力模型，采用基于球矢量波函數(shù)(VSWF)的五階高斯光源作為仿真光源，得到了準(zhǔn)確的光場(chǎng)傳播。討論了光源的波長(zhǎng)、束腰、偏振態(tài)和微球的半徑、折射率對(duì)光阱力的影響，分析了在單光鑷捕獲微球時(shí)，鄰近微球?qū)廒辶Φ挠绊憽Ｌ貏e研究了光源的偏振態(tài)對(duì)微球所受光阱力的作用效果，結(jié)果表明圓偏振光比線偏振光對(duì)微球的捕獲