【摘要】：本文主要關(guān)注了兩類光散射實(shí)現(xiàn)負(fù)光力的現(xiàn)象:以典型的球(球殼)顆粒體系為例,我們研究引入金屬非局域效應(yīng)、增益材料、非均勻體系和貝塞爾光束后顆粒所受光力的新穎現(xiàn)象,研究結(jié)果將在等離激元、納米光操控、光篩選中發(fā)揮潛在應(yīng)用。具體研究分為以下兩個(gè)方面:1.基于非局域等效介質(zhì)理論調(diào)節(jié)增益核殼球所受負(fù)光力我們研究了具有增益核和非局域金屬殼的核殼顆粒在長(zhǎng)波極限下的光力行為,證實(shí)了在對(duì)稱/非對(duì)稱表面等離共振附近會(huì)有負(fù)光力產(chǎn)生。為了理解光力的行為,我們提出了非局域等效媒質(zhì)理論,并據(jù)此推導(dǎo)出非局域核殼顆粒的等效介電常數(shù)。我們的研究結(jié)果表明,在等離共振處,等效介電常數(shù)的虛部是負(fù)值,因而導(dǎo)致了負(fù)光力的產(chǎn)生。非局域的引入會(huì)使光力的共振位置偏移,并對(duì)負(fù)光力有一定增強(qiáng)。我們同樣也得到了這種結(jié)構(gòu)下的兩例類Fano共振散射,以及Fano共振誘發(fā)的負(fù)光力。2.梯度顆粒在貝塞爾光束下的負(fù)光力研究我們采用傳遞矩陣代替?zhèn)鹘y(tǒng)的彌理論來解決梯度材料的光學(xué)問題,并在非傍軸無梯度光束下實(shí)現(xiàn)了負(fù)光力,即光拉力。我們的結(jié)果表明,對(duì)光束進(jìn)行相位移動(dòng),有助于實(shí)現(xiàn)負(fù)光力;材料梯度參數(shù)的調(diào)節(jié),可以有效減小實(shí)現(xiàn)負(fù)光力的臨界錐角,并改變光力的變化趨勢(shì)。在一定范圍內(nèi),尺寸增大也會(huì)減小臨界錐角。在梯度金屬結(jié)構(gòu)中,梯度參數(shù)的改變會(huì)影響光力共振的位置和幅值。我們的研究結(jié)果對(duì)今后進(jìn)行梯度材料光學(xué)性質(zhì)的深入研究具有巨大借鑒意義,并為實(shí)現(xiàn)光力的有效調(diào)控提供了新途徑。
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O436
【圖文】：

用貝塞爾光束照射 的聚苯乙烯球所受光力隨尺寸sr 的變化。相應(yīng)03, 0, 1064 , 0, 1, 0, 78.5TE TMm nm 。紅色虛線和帶藍(lán)圈的實(shí)Im 0.01r 時(shí)的情況。黑色曲線代表具有負(fù)光力和穩(wěn)定橫向捕獲的區(qū)域。g, Z. Lin, and C. T. Chan, Nature Photon., 2011, 5:531.） 年，Jun Chen 等人用無梯度貝塞爾光束照射球形聚苯乙烯顆粒，在張量法計(jì)算后，發(fā)現(xiàn)在球形聚苯乙烯顆粒上出現(xiàn)了負(fù)光力。圖 1.1苯乙烯顆粒在貝塞爾光束照射下所受光力隨sr 的變化。當(dāng)中顯示，如當(dāng) Im 0r 時(shí)，在較大半徑變化范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)負(fù)光力。在圖 1.1顯示了能同時(shí)觀察到負(fù)光力和穩(wěn)定橫向捕集的顆粒尺寸范圍，即這被長(zhǎng)距離、穩(wěn)定地向后運(yùn)輸。

區(qū)域）偶極光力zf 的密度圖。(a)純介質(zhì)非磁性球顆粒，即 =Re即 =Re 0.1i。陰影部分為超出偶極近似的區(qū)域。(a)和(c)中 0.1i時(shí)的光力。編號(hào) 1 和 2 分別為推力(0k R 0.7)和拉力(0k R 由錐角 70 限制的前向散射。 (b)Mie 系數(shù)差的絕對(duì)值1 1a be m 附近。非傍軸貝塞爾光束的參數(shù)：2 1m 1, 70 , c c iiu, andA. Lavrinenko, Phys. Rev. Lett., 2012, 109: 023902.） 等人進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在很寬的介電常數(shù)變化范圍內(nèi)，可現(xiàn)負(fù)光力，如圖 1.2 所示。而當(dāng)介電常數(shù)固定時(shí)，顆粒的現(xiàn)負(fù)光力。在圖 1.2 (a)中，來自其他方向的光子被定向到遠(yuǎn)場(chǎng)中可識(shí)別出負(fù)光力，當(dāng)中后向散射很弱而前向散射占

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本文編號(hào)：2729657