【摘要】：本文主要關(guān)注了兩類光散射實現(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波極限下的光力行為,證實了在對稱/非對稱表面等離共振附近會有負(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。非局域的引入會使光力的共振位置偏移,并對負(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現(xiàn)了負(fù)光力,即光拉力。我們的結(jié)果表明,對光束進(jìn)行相位移動,有助于實現(xiàn)負(fù)光力;材料梯度參數(shù)的調(diào)節(jié),可以有效減小實現(xiàn)負(fù)光力的臨界錐角,并改變光力的變化趨勢。在一定范圍內(nèi),尺寸增大也會減小臨界錐角。在梯度金屬結(jié)構(gòu)中,梯度參數(shù)的改變會影響光力共振的位置和幅值。我們的研究結(jié)果對今后進(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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：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Im 0.01r 時的情況。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，在較大半徑變化范圍內(nèi)可實現(xiàn)負(fù)光力。在圖 1.1顯示了能同時觀察到負(fù)光力和穩(wěn)定橫向捕集的顆粒尺寸范圍，即這被長距離、穩(wěn)定地向后運輸。

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時的光力。編號 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，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)場中可識別出負(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：2729657