上海理工大学 光电信息与计算机工程学院,上海 200093
近年来,艾里光束因具有横向加速、无衍射以及自愈等独特性质引起了人们的广泛关注。该光束的光场振幅分布遵从艾里函数,并满足类似薛定谔型的波动方程。从理论和实验、线性和非线性、应用等多个方面对它进行研究。从理论上阐述了艾里光束产生的原理,用相位空间光调制器从实验上产生了艾里光束。在此基础上,采用瑞利近似方法,重点分析了在一维艾里光束作用下,粒子所受的光学散射力、梯度力以及粒子所受的光学散射力和梯度力与粒子半径、折射率的关系。
艾里光束 横向加速 瑞利近似 散射力和梯度力 Airy beams acceleration Rayleigh approximation gradient and scattering forces
1 宁夏大学物理电气信息学院，宁夏沙漠信息智能感知重点实验室, 宁夏 银川 750021
2 兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室, 甘肃 兰州 730000
3 金鹰重型工程机械有限公司, 湖北 襄樊 441001
基于瑞利近似推导了平面波入射下非均匀带电球形粒子的散射场及其散射截面，并通过数值仿真讨论了电荷非均匀分布对沙粒微分散射截面、散射效率的影响。数值结果表明：当沙粒表面电荷非均匀分布时，其微分散射截面呈明显空间分布，而电荷均匀分布时近似为各向同性散射；另外给定面电荷密度且电荷非均匀分布时带电沙粒散射效率远小于电荷均匀分布时的对应值，但在某些电荷分布角时恰好相反，随着沙粒带电量的增加其散射效率显著增加。由此说明在利用微波进行沙尘暴遥感或监测中需要同时考虑沙粒表面电荷分布规律及其携带电荷量的影响。
物理光学 电磁波散射 瑞利近似 沙粒带电 非均匀分布 光学学报
2015, 35(12): 1229001
采用瑞利近似方法，数值模拟了纳米尺度的电介质粒子在一维艾里(Airy)光束作用下的光学散射力、梯度力，分析了小球所受的光学散射力和梯度力与小球半径、折射率的关系。同时，还数值模拟了小球在艾里光束中的运动轨迹，讨论了小球半径、折射率以及环境粘滞系数对小球轨迹的影响。结果表明光学散射力和梯度力随着小球半径和折射率的增大而增大。小球在光学梯度力的作用下，被牵引到光强极大值处，沿着抛物线做振荡运动，并最终收敛于抛物线型结构。小球的半径、折射率越小，以及环境的粘滞系数越大，小球轨迹的振荡越弱，收敛速度越快。
激光光学 光学微操控 瑞利近似 捕获和输运 梯度力和散射力 艾里光束 光学学报
2011, 31(s1): s100405
