Abstract

A force and a torque exerted on an elliptical dielectric particle in the focus of a spherical circularly polarized laser beam are considered. The numerical simulation is conducted using a diffraction field obtained by an FDTD method, with the force and torque derived using a Maxwell’s stress tensor. It is shown that an optical torque is exerted on the center of an elliptical particle put in the focus of a circularly polarized spherical wave, making it rotate around the optical axis. The rotation occurs when the elliptical microparticle is situated in a transverse plane to the optical axis. When shifting the ellipsoid from the optical axis, an optical trapping force appears that prevents its displacement, meaning that the particle finds itself in an optical trap on the optical axis.

Highlights

  • A force and a torque exerted on an elliptical dielectric particle in the focus of a spherical circularly polarized laser beam are considered

  • The numerical simulation is conducted using a diffraction field obtained by an FDTD method, with the force and torque derived using a Maxwell’s stress tensor

  • It is shown that an optical torque is exerted on the center of an elliptical particle put in the focus of a circularly polarized spherical wave, making it rotate around the optical axis

Read more

Summary

Теоретическое основание

На рис. 1 представлена схема расчёта момента силы на произвольную микрочастицу, находящуюся в световом поле. 1 представлена схема расчёта момента силы на произвольную микрочастицу, находящуюся в световом поле. Тогда сила действия света F и момент M, действующий со стороны света на микрочастицу относительно произвольной точки A, будут равны [30, 31, 32]:. Где r – радиус-вектор от точки A (x, y, z) до точки интегрирования на поверхности S, n – внешний вектор нормали к поверхности S, A – точка, относительно которой вычисляется момент M, σ – тензор напряжений электромагнитного поля Максвелла, компоненты которого в системе СГС имеют вид [14]: σik. Проекции момента M вокруг осей координат можно записать в виде:. Колеблющихся с оптической частотой, имеет смысл только усредненное по времени значение момента (2) за период колебания:. Аналогично находятся проекции вектора момента относительно остальных двух осей My, Mz

Расчёт момента силы в фокусе поля с линейной поляризацией
Расчёт силы и момента силы в фокусе поля с круговой поляризацией
Сведения об авторах
Full Text
Published version (Free)

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call