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使用基于时域有限差分法(FDTD)的技术计算光镊力。

Computation of the optical trapping force using an FDTD based technique.

作者信息

Gauthier Robert

出版信息

Opt Express. 2005 May 16;13(10):3707-18. doi: 10.1364/opex.13.003707.

DOI:10.1364/opex.13.003707
PMID:19495277
Abstract

The computation details related to computing the optical radiation pressure force on various objects using a 2-D grid FDTD algorithm are presented. The technique is based on propagating the electric and magnetic fields through the grid and determining the changes in the optical energy flow with and without the trap object(s) in the system. Traces displayed indicate that the optical forces and FDTD predicted object behavior are in agreement with published experiments and also determined through other computation techniques. We show computation results for a high and low dielectric disc and thin walled shell. The FDTD technique for computing the light-particle force interaction may be employed in all regimes relating particle dimensions to source wavelength. The algorithm presented here can be easily extended to 3-D and include torque computation algorithms, thus providing a highly flexible and universally useable computation engine.

摘要

本文介绍了使用二维网格时域有限差分(FDTD)算法计算各种物体上光辐射压力的计算细节。该技术基于电场和磁场在网格中的传播,并确定系统中有无捕获物体时光能流的变化。显示的轨迹表明,光力和FDTD预测的物体行为与已发表的实验结果一致,并且也通过其他计算技术得到了验证。我们展示了高介电常数和低介电常数圆盘以及薄壁壳的计算结果。用于计算光与粒子力相互作用的FDTD技术可用于所有涉及粒子尺寸与源波长关系的情况。这里提出的算法可以很容易地扩展到三维,并包括扭矩计算算法,从而提供一个高度灵活且通用的计算引擎。

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