激光微束对球状介质粒子光阱力的计算与仿真分析.pdf

【4】刘红林，张在宣，庄松林，用打靶法求解双向抽运的拉曼放大器传输方程【J】，光学工程，2004，31 (12)：46．49 [5】张在宣，王剑锋，李晨霞等，S波段分布式光纤拉曼放大器的实验研究【J】，光电子．激光，2004，15 (5)；557-560。 【6】张在宣，王剑锋，李晨霞等，S波段光纤拉曼放大器中级联受激布里渊散射串扰的实验研究[J】，光 学学报，2004，24(12)：1672-1676 Brillouin onForwardStimulatedScattering Li，DanGengetal．，Study zhang(撇_)，Laixiao 【7】Zaixuan Raman Letters(光学快报)，2004， inaBackwardFiber Optics Pumped Amplifier【J】，Chinese 1)：627·629 2(1 bandwidthRaman and 00nm gain‘equalised flat-gainamplifierspumped 【8】Y．Emori，K．Tanaka,S．Namiki，1 laserdiode bv WDM unit[J]，Electronics 12．wavelen91[h-channel 【9】陈健，张晋，彭江得等，光纤拉曼放大器增益系数与噪声系数的实验研究【J】，中国激 ’光，2001，28(11)：1021．1023． 作者简介：张在宣，男，教授，中国计量学院光电子技术研究所所长，省、部级光学工程重点学科 学术带头入，1992年享受国务院特贴。中国光学学会理事，中国计量测试学会理事，中 国电子学会高级会员，通信学分会光通信专家组成员。长期从事激光光谱、光纤传感技 术和光纤通信器件研究。在国内外学术刊物，会议发表学术论文100篇，其中三太检索 收录54篇。 联系方式：E-mail：zhangzx@mail．hz．zj．cn； 激光微束对球状介质粒子光阱力的计算与仿真分析云 朱艳英，张景超，师绍猛，高秋娟，丁喜峰，王明利 (燕山大学物理系， 秦皇岛066004) 摘要：在光阱力的定量计算方面，本文基于几何光学原理，以射线光学计算模型为基础，对几 何尺寸远大于光波长的米氏球状粒子所受轴向沿z轴方向的光阱力进行了计算。在给定参数条件下， 进行了数值仿真，并根据仿真结果，讨论了光束束腰半径、相对折射率、激光波长及功率等系统主 要参数与光阱品质特性的关系。这些参数都是由显微镜和其他的一些光学部件的特性所决定的。实 验中针对不同介质粒子要合理选择上述参数，以得到较大光阱力和光阱刚度。因此，这些仿真结果 为实验中各仪器参数的选择提供了理论依据。 关键词：光镊：激光微束：光阱力：微操纵 1引言 激光微束作用于粒子上力的理论研究还在发展之中。激光微束与粒子之间的作用力对粒子的尺 寸与形状是非常敏感的，所以对光阱力的理论计算不能取代对它的直接测量。但是理论计算与分析 对于实验中操纵对象的大小、仪器参数等的选择与改善都有着不可忽视的指导意义，通过对实验结 果与理论估算的比较还可用于实验结果可靠性的分析与评价，所以对光阱力的理论研究具有重要意 义。本文利用射线光学原理，对尺寸远大于光波长(Mie散射区)的粒子所受的轴向(沿Z轴)光阱 力和横向(沿Y轴或X轴)光阱力进行了数学推导。在给定参数条件下，利用MATLAB进行了数 ·基金项目：国家自然科学基金资