用GLMT研究多球微粒的光学捆绑性质

来源 :南开大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liu_shuangde
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激光器的发明在很大程度上增强了已有光源的光照强度,继而带动了光学微操控的发展,光学微操控特有的“遥控式”的操作方式所具有的无菌、无损、无干扰等众多优点在生物学和材料学等领域展现出了巨大的应用潜力,这促使光学微操控得到了不断的探究,其中多体微操控由于更接近于实际环境而激发了广大科研小组的研究热情。目前这一领域的理论计算方法有适合小尺寸散射体的耦合偶极子方法、处理柱状散射体的 Foldy-Lax多径散射方法等,本论文主要给出了另外一种用于计算球体散射体的方法——广义洛伦兹-米理论方法。  多体微操控的基本物理图像是多体散射,本文先从已有的研究多体散射的广义洛伦兹-米理论出发,结合麦克斯韦张量积分求光学辐射力理论推导了研究多体光学微操控的受力问题的广义洛伦兹-米理论。紧接着以这一理论为基础用相应的改编程序研究了平面波照射下聚苯乙烯微球和银纳米微球以及这两种材质所组成的非均匀的包层多球的受力情况,探究了微粒所受光学力与微球大小和数量、多球间隔距离以及入射光的偏振态间的关系,着重讨论了多球在光场中的光学捆绑现象,给出了各种情况中的多球稳定排列的间隔距离。  计算结果表明,平面波光场中多球微粒的同时存在引起的最大影响是微粒除了受到沿平面波传播方向的散射力外还受到了垂直于这一方向的与多球排列分布密切相关的光学辐射力,微粒通过一定的空间分布结构在平面波的照射下就可以实现一维空间的稳定捕获和二维空间的受力平衡。而散射微球的半径和材质是对其所受到的光学辐射力有重要影响力的两个因素,较大的散射微粒受到的光学辐射力会更大,银材质微球比同等大小的聚苯乙烯微球所受到的光学辐射力更大,此外微球所受到的光学辐射力随微球间隔距离的变化情况会与入射平面波的偏振态有着紧密的联系。
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