單光纖光鑷數(shù)值仿真和光阱力計算.pdf

1、本課題對單光纖光鑷系統(tǒng)進行了深入的理論研究。闡述了光鑷的基本原理以及處理光作用力的三種物理模型：幾何光學模型、光與原子相互作用模型、電磁模型。電磁場模型是本文研究的重點，單光纖光鑷系統(tǒng)的理論仿真和光阱力的數(shù)值計算都是基于此模型。電磁模型多采用計算電磁學的方法進行處理，詳細介紹了在光學領域應用十分廣泛的時域有限差分(FDTDfinite-difference time-domain)法，利用FDTD法數(shù)值計算了光纖探針內的傳輸光場和介質球

2、的散射場分布。在此基礎上，提出了一種用于單光纖光鑷系統(tǒng)理論仿真和光阱力數(shù)值計算的新方法，它是電磁場模型的一個發(fā)展形式：采用FDTD的方法，首先數(shù)值模擬仿真光纖探針的傳光特性與出射光場；進一步，介質球直接置于出射光場中，可同時數(shù)值計算得到散射場的分布；然后根據(jù)電磁場動量守恒原理，對麥克斯韋應力張量積分求得介質球所受的光作用力。利用此方法，對一系列單光纖光鑷系統(tǒng)進行了詳細的計算和分析，實現(xiàn)了對單光纖光鑷系統(tǒng)的理論驗證，并為單光纖光鑷的優(yōu)化設