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驻波场中非均匀手征分层粒子的辐射力特性
1
作者 白靖 马文浩 +2 位作者 葛城显 吴振森 许彤 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第18期145-161,共17页
随着光学技术的发展,人们对光场与微粒相互作用的研究越来越深入.通过研究驻波场中非均匀手性粒子的辐射力特性,可以深入了解光场对微粒的影响机制,为微纳米尺度下分层手征粒子的操控和应用提供新思路.本文对双高斯波束照射下非均匀手... 随着光学技术的发展,人们对光场与微粒相互作用的研究越来越深入.通过研究驻波场中非均匀手性粒子的辐射力特性,可以深入了解光场对微粒的影响机制,为微纳米尺度下分层手征粒子的操控和应用提供新思路.本文对双高斯波束照射下非均匀手征分层粒子的辐射力展开研究.从广义洛伦兹-米氏理论(generalized Lorentz-Mie theory,GLMT)和球矢量波函数(spherical vector wave functions,SVWFs)出发,推导了双高斯波束(double Gaussian beams,DGBS)的总入射场展开系数.基于边界连续条件和电磁动量守恒定理,得到双高斯波对粒子的辐射力表达式.通过与现有文献进行比较,证明了理论和程序的正确性.详细分析了各种参数对辐射力的影响,如束腰宽度、偏振形式、粒子半径、内外手征参数、折射率、最外层厚度等.研究表明,与单个高斯束相比,反向传播的高斯驻波在捕获或限制非均匀手性分层粒子方面表现出显著优势,提供了更强的粒子操控能力.此外,通过选择合适的偏振态入射,可以在这些参数之间实现微妙的平衡,从而有效地稳定俘获非均匀手性粒子.这些研究对于分析和理解形状复杂多层生物细胞的光学特性具有重要意义,并在多层生物结构微操控方面具有重要应用价值. 展开更多
关键词 双高斯波束 辐射力 非均匀手征分层粒子
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双高斯波束对手性粒子的辐射力特性
2
作者 白靖 刘轩 +1 位作者 葛城显 袁泉 《西安邮电大学学报》 2024年第3期44-57,共14页
提出了一种研究双高斯波束对手性粒子辐射力的方法。假设光波束以任意方向传播,利用坐标旋转定理在粒子坐标系中以球矢量波函数对双高斯波束进行扩展;通过对入射场的叠加,得到双高斯波束总入射场的展开系数;根据广义洛伦兹-米氏理论和... 提出了一种研究双高斯波束对手性粒子辐射力的方法。假设光波束以任意方向传播,利用坐标旋转定理在粒子坐标系中以球矢量波函数对双高斯波束进行扩展;通过对入射场的叠加,得到双高斯波束总入射场的展开系数;根据广义洛伦兹-米氏理论和麦克斯韦应力张量理论,推导出作用在手性粒子上辐射力的解析表达式。仿真结果表明:当手性粒子退化为各向同性介质球时,辐射力仿真结果与相关经典文献吻合;双高斯波束的束腰宽度变化对其捕获手性粒子的能力影响不大;随着双高斯波束偏振角的减小,双高斯波对手性粒子的捕获能力会增强;线性偏振的双高斯波束照射具有大手性参数的球体时,产生的辐射力将变小,使得捕获变得更加困难;右旋圆极化双高斯波束对手性参数为负的手性粒子捕获的概率更大;所提出的双高斯波束较单高斯波束更容易捕获大尺寸的手性粒子;双高斯波束的稳定俘获性能对手性粒子的手性参数十分敏感;采用合适的圆偏振态的双高斯波束可能更容易实现对手性粒子的轴向捕获。 展开更多
关键词 光镊 双高斯光束 辐射力 波束光阱 手性粒子
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