光学捕捉与柱对称矢量光束的理论研究
Theoretical Studies on Optical Trapping and Cylindrically Symmetric Vector Beams
自上世纪70年代美国贝尔实验室的Ashkin发现光场中的梯度力可捕获微小粒子以来,光学捕捉技术或称之为光镊已经作为一种重要的工具被广泛应用于到从原子、分子、亚微米量级到几百个微米级别的各种微观领域的研究.围绕着光学捕捉中光束与粒子的相互作用,该文主要完成了以下工作: 1.提出了一种改进的T矩阵方法,使得计算非轴对称体和复杂形状微粒的散射场成为可能.普通的T矩阵方法只能计算轴对称型粒子,我们提出的改进T矩阵方法用表面剖分的办法对粒子的表面用一组三角形集合来近似,因此可以计算任何复杂形状微粒的散射场. 2.针对T矩阵方法,提出了散射场的快速计算算法.在散射场的计算中,T矩阵的计算涉及到矩阵的乘法和求逆,当粒子尺寸很大时,这两种矩阵运算特别是求逆将消耗大量的时间.Petrov等人提出了一种优化的矩阵求逆算法,在这种优化矩阵求逆算法的基础上,我们提出了另外的快速计算散射场的算法.我们的方法通过进行矩阵与入射场系数矢量之间的运算来得到散射场,它们之间的运算可以通过上述的优化求逆的方法进行.数值结果显示我们的方法需要的时间少于Petrov等人方法消耗时间的一半. 3.提出了用复源点球面...
- 作者：
- 严绍辉
- 学位授予单位：
- 中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所)
- 专业名称：
- 光学
- 授予学位：
- 博士
- 学位年度：
- 2009年
- 导师姓名：
- 姚保利
- 中图分类号：
- O436.2
- 关键词：
- 光学捕捉；T矩阵；柱对称矢量光束；径向偏振光束；复源点球面波；Lax微扰级数法
- Optical trapping；T-matrix；Cylindrically symmetric vector beam；Radially polarized beam；Complex-source-point spherical wave (CSPSW)；Lax perturbative series method
- 基金项目：
- 国家自然科学