微束激光下球形粒子光阱力的精确计算与优化策略

本文探讨了激光微束在米氏散射场中对球状介质粒子产生的光阱力的精确计算与仿真分析。研究基于几何光学原理，通过射线光学计算模型，着重考虑了那些几何尺寸远大于光波长的球形粒子。这些粒子在特定的实验条件下，如光束束腰半径、相对折射率、激光波长以及功率等关键参数下，会感受到显著的光捕获力和光阱刚度。 在进行计算时，研究人员首先确定了系统的初始参数设定，然后进行了数值模拟，这有助于理解这些参数如何影响光阱的性能。例如，光束束腰半径决定了光束的能量分布，对光阱的强度有直接影响；相对折射率反映了粒子与周围介质的相互作用，影响光的传播路径；激光波长则影响光与粒子间的相互作用效率；而激光功率则决定了光的强度，从而影响光阱的形成和稳定性。 文章深入分析了这些参数如何决定光阱的品质特性，如稳定性、捕获范围和捕获效率。通过优化这些参数的选择，可以实现对不同介质粒子的有效微操纵，提升光阱的性能，这对于精密光学仪器的设计和操控具有实际意义。研究结果为实验室设备，如显微镜和光学微操作器的设计提供了一套理论指导，帮助科研人员根据具体应用需求选择合适的参数组合，以获得最佳的光阱效果。 这篇论文通过理论计算和数值仿真，揭示了激光微束光阱技术中的核心参数与光阱性能之间的关系，为光学微操纵领域提供了重要的理论支持和技术参考，有助于推动该领域的进一步发展。