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基于有限元-边界积分法的金属纳米光学捕获力预测

Prediction of metallic nano-optical trapping forces by finite element-boundary integral method.

作者信息

Pan Xiao-Min, Xu Kai-Jiang, Yang Ming-Lin, Sheng Xin-Qing

出版信息

Opt Express. 2015 Mar 9;23(5):6130-44. doi: 10.1364/OE.23.006130.

DOI:10.1364/OE.23.006130
PMID:25836836
Abstract

The hybrid of finite element and boundary integral (FE-BI) method is employed to predict nano-optical trapping forces of arbitrarily shaped metallic nanostructures. A preconditioning strategy is proposed to improve the convergence of the iterative solution. Skeletonization is employed to speed up the design and optimization where iteration has to be repeated for each beam configuration. The radiation pressure force (RPF) is computed by vector flux of the Maxwell's stress tensor. Numerical simulations are performed to validate the developed method in analyzing the plasmonic effects as well as the optical trapping forces. It is shown that the proposed method is capable of predicting the trapping forces of complex metallic nanostructures accurately and efficiently.

摘要

采用有限元与边界积分(FE-BI)混合方法来预测任意形状金属纳米结构的纳米光学捕获力。提出了一种预处理策略以提高迭代解的收敛性。采用骨架化方法来加速设计和优化过程,因为对于每种光束配置都必须重复进行迭代。通过麦克斯韦应力张量的矢量通量来计算辐射压力(RPF)。进行了数值模拟以验证所开发的方法在分析等离子体效应以及光学捕获力方面的有效性。结果表明,所提出的方法能够准确且高效地预测复杂金属纳米结构的捕获力。

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引用本文的文献

1
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