Вращение эллипсоидальной диэлектрической частицы в фокусе Гауссова пучка с круговой поляризацией

Abstract

В работе рассмотрены силы и моменты сил, действующие в фокусе сферической волны с круговой поляризацией на эллипсоидальную диэлектрическую частицу. Расчёты проведены на основе поля дифракции, полученного методом FDTD, расчёт силы и момента силы проводился с помощью тензора напряжений Максвелла. Показано, что в фокусе сферической волны с круговой поляризацией на эллипсоид относительно его центра действует момент силы, который будет стремиться вращать его вокруг оптической оси. При этом эллипсоид расположен в поперечной плоскости к оптической оси. При смещении эллипсоида с оптической оси возникает сила со стороны света, препятствующая этому смещению, то есть на оптической оси частица будет находиться в оптической ловушке.

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.