微纳光纤光镊对瑞利粒子的捕获力计算文献综述

 2024-06-23 16:57:25
摘要

光镊技术作为一种非接触式操控微粒的手段,在生命科学、物理学、化学等领域展现出巨大的应用潜力。

其中,微纳光纤光镊利用亚波长尺度光纤锥端产生的强倏逝场,实现了对瑞利粒子(尺寸远小于光波长)的高效捕获和操控,为探索微观世界提供了新的工具。

本文首先介绍了光镊技术和瑞利散射的基本概念,并回顾了微纳光纤光镊的发展历程及其在粒子操控领域的应用。

接着,重点阐述了瑞利粒子捕获力的理论计算方法,包括麦克斯韦应力张量法、偶极子近似法以及基于时域有限差分法等数值计算方法。

此外,还分析了影响捕获力的关键因素,如光纤锥的几何参数、入射光束特性以及粒子自身性质等。

最后,总结了微纳光纤光镊在瑞利粒子捕获方面的研究现状,并展望了其未来发展趋势和应用前景。


关键词:微纳光纤光镊;瑞利粒子;捕获力;麦克斯韦应力张量;倏逝场

1.引言

光镊技术利用光与物质相互作用产生的力学效应实现对微粒的捕获和操控,具有非接触、低损伤、高精度等优点,被广泛应用于细胞生物学、胶体化学、原子物理等领域。

传统光镊系统通常基于高数值孔径物镜构建,存在光学系统复杂、捕获体积有限等问题。

近年来,随着纳米技术的快速发展,微纳光纤光镊应运而生,其利用亚波长尺度光纤锥端产生的强倏逝场,实现了对微粒的高效捕获和操控,为微观操控提供了新的思路。

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