光散射学报, 2018, 30 (4): 308, 网络出版: 2019-01-10  

微纳光纤涡旋倏逝场中米氏粒子的受力

Force on a Mie Particle in the Vortex Evanescent Field of an Optical Nanofiber
作者单位
武汉理工大学理学院,武汉 430070
摘要
本文用射线光学的方法计算了球形微粒在微纳光纤涡旋倏逝场中的受力,并研究了微粒与微纳光纤表面之间的距离、微粒半径和微纳光纤半径对微粒受力的影响。微粒在梯度力的作用下被捕获到微纳光纤表面,同时在散射力的作用下沿微纳光纤中光束传播的方向绕光纤螺旋状运动。离光纤表面距离越远,微粒受到的光辐射压力越小。当微纳光纤半径不变时,微粒的径向捕获效率、沿光轴的传输和绕光纤的转动可分别通过微粒的半径来优化; 而当微粒半径不变时,可分别通过微纳光纤半径来优化。
Abstract
The radiation forces on a microsphere in the vortex evanescent field of optical nanofiber are calculated by ray optics.The impacts of microsphere-nanofiber distance,microsphere radius and nanofiber radius on the radiation forces are investigated.The gradient forces attract the microsphere onto the nanofiber surface.The microsphere circles around the nanofiber and moves forward along the fiber axis by the scattering forces.The larger the microsphere-nanofiber distance is,the smaller the radiation forces are.If the nanofiber radius is fixed,the radial trapping efficiency,transportation along the optical axis and circling around the nanofiber can be optimized by the microsphere radius,and vice versa.

唐禹, 张波, 刘子龙, 张闹, 刘亚欣. 微纳光纤涡旋倏逝场中米氏粒子的受力[J]. 光散射学报, 2018, 30(4): 308. TANG Yu, ZHANG Bo, LIU Zilong, ZHANG Nao, LIU Yaxin. Force on a Mie Particle in the Vortex Evanescent Field of an Optical Nanofiber[J]. The Journal of Light Scattering, 2018, 30(4): 308.

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