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相似文献
 共查询到18条相似文献,搜索用时 109 毫秒
1.
为了实现粒子的非轴向旋转操控,对圆偏振涡旋光的光致旋转特性进行了研究。理论上,利用T矩阵理论,计算光场作用于微粒的光力和力矩,分析圆偏振涡旋光场中自旋角动量和轨道角动量的取向对非轴向旋转效应的影响。研究结果表明:当轨道角动量和自旋角动量的方向相同时,粒子除受轨道矩和轴向自旋矩作用外,还受一个可观的横向自旋矩作用,可以诱导粒子同时做轨道和非轴向自旋运动;当轨道角动量和自旋角动量方向相反,则粒子受到的横向自旋矩难以驱动其做非轴向自旋运动。实验上,利用全息光镊系统捕获微米尺度的粒子,观察到粒子做轨道运动时的非轴向自旋现象,对理论研究结果进行了初步验证。  相似文献   

2.
韩一平  杜云刚  张华永 《物理学报》2006,55(9):4557-4562
从广义米理论出发,将入射高斯波束用矢量球谐函数展开.根据对电磁场动量的讨论,得出了高斯波束对多层球形粒子的辐射俘获力的表示式,并就单高斯波束对在轴双层有吸收粒子受到的辐射俘获力进行了数值模拟,讨论了束腰半径、吸收系数、内外层相对厚度对俘获情况的影响. 关键词: 辐射俘获力 多层球形粒子 光镊 高斯波束  相似文献   

3.
臧雨宸 《计算物理》2020,37(4):459-466
从声波的散射理论出发,利用级数展开法得到高斯波束的波束因子,推导其对阻抗边界下离轴球形粒子声辐射力.针对刚性球与液体球两种球形粒子进行数值模拟,与自由空间的情况进行比较.讨论边界反射系数、粒子与边界距离、束腰半径以及离轴角度与距离等对声辐射力的影响.仿真结果表明:边界反射系数的增大会引起声辐射力的增加,但不改变峰值的位置;在合适的频率处,可以产生负向声辐射力;声辐射力随粒子与边界距离呈周期性变化;束腰半径的影响主要体现在中高频;随着粒子偏离传播轴的距离和角度增大,声辐射力明显衰减.该研究为利用高斯波束实现对粒子的操纵提供理论基础.  相似文献   

4.
利用光镊技术演示光的自旋角动量   总被引:2,自引:0,他引:2  
李银妹 《物理实验》2007,27(12):6-10
阐述了光与物体相互作用时自旋角动量的传递与扭力矩原理.基于光镊光致旋转原理,利用能够悬浮单个粒子的光镊技术并采用具有双折射特性的CaCO3晶体粒子,设计了微粒在不同偏振光场中的旋转运动实验内容,研究光与双折射晶体粒子相互作用产生的光致旋转效应,观察和测量由自旋角动量引起粒子的扭转力矩的大小、方向以及旋转速度等力学效应.  相似文献   

5.
具有轨道角动量光束入射下的单球粒子散射研究   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
吕宏  柯熙政 《物理学报》2009,58(12):8302-8308
根据广义Mie理论,研究了具有轨道角动量拉盖尔-高斯光束(LGB)的空间传输特性以及单粒子散射特性.在单体球粒子对高斯光束散射研究的基础上,分析了在自由空间不同传输距离LGB光束的光强分布情况,在不考虑散射和波束相移关系的情况下,将LGB作为入射高斯光束,通过对波束入射时的散射衰减截面求解得到波束因子,利用矢量球谐函数对入射高斯波束进行展开,从而研究了单球粒子在在轴条件下对具轨道角动量高斯波束入射的散射问题.通过数值计算,讨论了散射强度及角分布在不同波束宽度情况下对其散射特性的影响,并与平面波的情况做了对比.结果表明,当波束束腰半径较小时,束腰半径对衰减率的影响较大,而当束腰半径远大于粒子半径时,接近于平面波的情况. 关键词: 广义Mie理论 轨道角动量 Laguerre-Gauss光束 单球粒子  相似文献   

6.
碳酸钙微粒光致旋转的实验和理论研究   总被引:3,自引:0,他引:3  
雷铭  姚保利 《光子学报》2007,36(5):816-819
理论分析了由于光束轨道角动量和自旋角动量传递以及微粒的特殊形状导致微粒旋转的机理.实验建立了单光束激光光镊装置,不仅可以捕获并移动直径为微米量级的微小粒子,而且利用圆偏振光与微粒之间角动量的传递,实现了对具有双折射特性的碳酸钙微粒的光致旋转.实验中发现微粒的旋转不仅取决于光束的偏振态,还与微粒本身的形状有关,解释了实验中观察到的几种旋转现象.碳酸钙微粒旋转的最高转速达到12转/秒,转速与激光功率成正比.  相似文献   

7.
白靖  葛城显  何浪  刘轩  吴振森 《物理学报》2022,(10):283-295
非均匀手征分层粒子的俘获特性研究在化学工程、生物医药、光镊、微纳米加工等领域都有着重要的应用.为了有效地俘获及操控手征分层球形粒子,本文对椭圆高斯波束照射下手征分层球形粒子的辐射俘获力展开研究.从广义米理论出发,将入射椭圆高斯波束用矢量球谐函数展开,根据波束散射理论及电磁场动量守恒定理,得出椭圆高斯波束对手征分层球形粒子辐射俘获力的级数表达式,并对椭圆高斯波束入射分层手征细胞时的轴向及横向俘获力进行了数值模拟,讨论了手征参数、极化状态、束腰宽度、损耗以及最外层厚度对俘获情况的影响.研究表明:手征参数的引入会降低非均匀手征粒子的轴向俘获特性,但是选择合适的极化态入射时,可以有效地实现对非均匀手征粒子的稳定俘获.对于内层损耗小的手征多层球形粒子,当内层折射率大于最外层时,最外层厚度大的非均匀手征粒子在光轴上更容易俘获;反之内层折射率小于最外层时,最外层厚度小的粒子在光轴上有更强的束缚;同时与传统圆高斯波束相比,椭圆高斯波束的强会聚性更容易实现对非均匀手征分层细胞的三维俘获,具有良好的应用前景.  相似文献   

8.
基于梯度折射率(GRIN)球对平面波前向散射的几何光学近似(GOA),推导出GRIN球对在轴高斯波束散射的GOA.详细推导高斯波束在GRIN球中的散射角和相位公式,给出了算法实现步骤.在此基础上,利用扩展后的GOA计算了粒子的散射强度分布,并与广义洛伦兹一米理论(GLMT)的计算结果进行比较;由于表面波的影响,当波束的束腰半径大于等于粒子半径时散射强度分布与GLMT计算所得的结果相比存在误差.比较结果表明扩展后的GOA方法适用于束腰小于粒子半径的情况.对比GOA方法和GLMT的计算速度,结果表明GOA方法具有较高的运算速度.  相似文献   

9.
液晶填充碲酸盐光子晶体光纤偏振旋转器   总被引:1,自引:0,他引:1  
提出一种液晶填充碲酸盐玻璃的柚子型光子晶体光纤偏振旋转器,利用全矢量有限元法,对液晶填充碲酸盐玻璃的柚子型光子晶体光纤的偏振旋转特性进行数值模拟,并分析了光纤结构参数、环境温度、工作波长等对光纤偏振旋转特性的影响.研究结果表明:此种偏振旋转器具有较高的旋转效率、较低的工作串扰和较短的旋转长度,在工作波长为1.55μm、偏振角度为45°时,其值分别达到99.947%、-32.84dB和197μm;另外,随着光纤薄壁厚度的增加,旋转长度随之升高,随着工作波长的变大,旋转长度随之降低,随着温度的增加,旋转长度随之升高.这种新型的光子晶体光纤为偏振旋转器的研发提供了参考.  相似文献   

10.
激光对含偏心核球形粒子的辐射俘获力   总被引:2,自引:0,他引:2       下载免费PDF全文
韩国霞  韩一平 《物理学报》2009,58(9):6167-6173
利用偏心球形粒子对任意角度入射有形波束散射的理论,从广义米理论出发,根据电磁场的动量守恒及麦克斯韦张量,推导了任意入射波束对偏心球形粒子辐射俘获力的级数表达式,并以高斯波束为例,就离轴入射有吸收偏心球形粒子时的辐射俘获力进行了数值模拟,讨论了束腰半径、吸收系数、内核的相对大小及位置对俘获情况的影响. 关键词: 广义米理论 偏心球 辐射俘获力 光镊  相似文献   

11.
Small particle light scattering can produce light with polarization characteristics different from those of the incident beam. An analytical solution to the scattering by a spheroid with inclusion for an on-axis polarized Gaussian beam incidence is provided within the generalized Lorenz-Mie theory framework. The shapes of the inclusion can be spherical, confocal spheroid, or non-confocal spheroid. The Muller scattering matrix elements are computed for plane wave incidence or Gaussian light beam incidence. The effect of the size and shape of the inclusion or the coating on the polarized Oaussian light scattering characteristics by a spheroidal water coating aerosol Darticle are commlted and a,nalvzed.  相似文献   

12.
基于会聚光束所产生的扭矩来实现对小粒子的操纵已在物理学、生物学等领域得到了广泛的应用。为了分离出单个散射过程对扭矩的贡献,给出扭矩物理机理的解释,本文引入德拜级数分析了高斯波束对均匀球粒子所产生的扭矩。计算表明,当德拜项P从1取到一个足够大的值后,德拜级数计算结果与广义米氏理论结果吻合。文中重点分析了单阶P散射过程对横向扭矩的贡献,结果表明:当线极化光束入射时,P=1~5散射过程都可以产生横向扭矩,但扭矩的方向不同;当圆极化光束入射时,P=一1和0对应的扭矩远大于P=1~4对应的扭矩,且P=0过程产生与其他P过程相反方向的扭矩。  相似文献   

13.
基于电磁模型,数值计算了瑞利粒子在贝塞尔光束中所受横向光阱力,给出了粒子所受横向力与粒子的半径、折射率和波长的关系。结果表明,与高斯光束形成的光阱相比,贝塞尔光束既能捕获高折射率粒子也能捕获低折射率粒子,并且有多个平衡位置,因此应用更为广泛。  相似文献   

14.
Xin Cheng  Xiangzhao Wang 《Optik》2010,121(14):1342-1346
The wavelength-dependent intensity of a light beam scattered by an isotropic homogeneous particle illuminated with an on-axis monochromatic polarized Gaussian beam is calculated in this paper. The vector spherical harmonics expansion and T transformation matrix are used to form the theoretical basis. Numerical results show that the angular intensity distribution is symmetric for an on-axis polarized Gaussian beam illumination upon an aqueous spherical particle at 473, 532 and 660 nm. For the specified aqueous spherical particle, the scattered intensity distribution decreases with increase in wavelengths.  相似文献   

15.
基于高次谐波产生的极紫外偏振涡旋光   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
突破传统涡旋光场束缚,发展短波极紫外涡旋光场是实现阿秒脉冲偏振控制的有效途径.本研究利用自制的平场光栅光谱仪和超快时间保持的单色仪,以800 nm,35 fs高斯或具有偏振奇点的涡旋光脉冲驱动诱导氩原子产生高次谐波,分别获得相应的高次谐波光谱以及谐波谱单阶光源的分布.实验结果表明,基于高次谐波产生实现近红外波段的涡旋光束特性转移到极紫外波段,优化后的极紫外涡旋可以实现每秒108光子数输出.同时发现极紫外波段的涡旋场和高斯场高次谐波产生具有相似相位匹配机制.基于高次谐波产生的极紫外波段的偏振涡旋光为探究和操控原子分子量子态的含时演化动力学以及形成阿秒矢量光束提供了重要的方法和技术手段.  相似文献   

16.
Three-dimensional vector radiative transfer in a semi-infinite, Rayleigh scattering medium exposed to a polarized, Gaussian laser beam directed perpendicular to the surface is studied. The focus of this investigation is the 4×4, spatially varying reflection matrix that can be used to determine the normally backscattered radiation when the polarization of the incident radiation is specified. An inverse integral transform is used to construct the spatially varying reflection matrix from the generalized reflection matrix found in a previous study. The elements of this matrix depend on location specified by optical radius and azimuthal angle. The azimuthal variation is found by performing part of the inverse transform analytically, while the radial variation is described by five functions that are calculated numerically via an inverse Hankel transform. Benchmark numerical results for these five functions are presented, and the effects of beam radius and particle concentration are discussed. Expressions that describe the behavior of the reflection functions at small and large optical radii are developed, and comparisons are made to the one-dimensional and scalar situations. The scalar approximation fails to predict the three-dimensional effects produced by the polarized beam, and even when the incident radiation is unpolarized, the error in the scalar reflection function can be as high as 20%.  相似文献   

17.
李正军  吴振森  李焕  李海英 《中国物理 B》2011,20(8):81101-081101
Based on spherical vector wave functions and their coordinate rotation theory,the field of a Gaussian beam in terms of the spherical vector wave functions in an arbitrary unparallel Cartesian coordinate system is expanded.The beam shape coefficient and its convergence property are discussed in detail.Scattering of an arbitrary direction Gaussian beam by multiple homogeneous isotropic spheres is investigated.The effects of beam waist width,sphere separation distance,sphere number,beam centre positioning,and incident angle for a Gaussian beam with two polarization modes incident on various shaped sphere clusters are numerically studied.Moreover,the scattering characteristics of two kinds of shaped red blood cells illuminated by an arbitrary direction incident Gaussian beam with two polarization modes are investigated.Our results are expected to provide useful insights into particle sizing and the measurement of the scattering characteristics of blood corpuscle particles with laser diagnostic techniques.  相似文献   

18.
We calculate the radiation force that is exerted by a focused continuous-wave Gaussian beam of wavelength λ on a non-absorbing nonlinear particle of radius a ? 50λ/π. The refractive index of the mechanically-rigid particle is proportional to the incident intensity according to the electro-optic Kerr effect. The force consists of two components representing the contributions of the electromagnetic field gradient and the light scattered by the Kerr particle. The focused intensity distribution is determined using expressions for the six electromagnetic components that are corrected to the fifth order in the numerical aperture (NA) of the focusing objective lens. We found that for particles with a < λ/21.28, the trapping force is dominated by the gradient force and the axial trapping force is symmetric about the geometrical focus. The two contributions are comparable with larger particles and the axial trapping force becomes asymmetric with its zero location displaced away from the focus and towards the beam propagation direction. We study the trapping force behavior versus incident beam power, NA, λ, and relative refractive index between the surrounding liquid and the particle. We also examine the confinement of a Kerr particle that exhibits Brownian motion in a focused beam. Numerical results show that the Kerr effect increases the trapping force strength and significantly improves the confinement of Brownian particles.  相似文献   

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