基于纳米光学透镜的激光捕获瑞利粒子研究

提出用纳米光学透镜替代传统光镊装置中的大数值孔径几何光学透镜来捕获瑞利粒子的设想,基于电磁场时域有限差分方法计算了平面波经过纳米透镜后的衍射光场,并结合点偶极子近似计算了瑞利粒子在透镜衍射光场中的受力。研究结果表明,与传统光镊最好的情况(焦斑接近衍射极限)相比,本方案的捕获效率、稳定捕获区长度和光镊的品质因子都有很大程度的改善,尤其是出现在纳米透镜两侧的捕获区,对瑞利粒子的捕获效率和品质因子可提高2~3个量级,而且捕获粒子的受力具有强偏振相关性(不同于传统光镊),可用来实现粒子的旋转操作。