色散增益介質光學力的數(shù)值模擬.pdf

1、傳統(tǒng)色散增益介質一般包括固體、半導體、液體、氣體等，最近的研究發(fā)現(xiàn)甚至可用細胞熒光蛋白作為激光色散增益介質。激光的高方向性使得其成為了研究輻射光壓的最好光源，為研究激光對微粒的力學作用帶來了新的契機。輻射光壓在激光冷卻原子、光鑷技術、同位素分離、激光清洗等方面的應用已取得較大的成果，并且為材料學、細胞生物學、診斷醫(yī)學、化學及物理學等學科建設提供了良好的研究方向。盡管如此，目前研究者們對于色散增益介質光學力，尤其是手征色散增益介質光學力的

2、研究仍處于起步階段。
　　本文首先從增益介質著手，在傳統(tǒng)傳播矩陣法的理論基礎上，分別推導了普通增益介質傳播矩陣法計算公式和手征增益介質傳播矩陣法計算公式。其次介紹了電磁場中力的兩種計算方法：麥克斯韋應力張量和洛倫茲力，并就麥克斯韋應力張量推導出了普通色散增益介質光學力的計算公式和各向同性手征色散增益介質光學力的計算公式。
　　在完成了理論公式的推導之后，本文接著討論了普通介質的介電常數(shù)的虛部正負對介質增益性的影響，并通過傳播

3、矩陣法計算分析普通增益分層介質的電磁特性。在選定光源波長范圍之后，本文分別對比研究了單層、多層普通增益介質板的光力密度隨頻率的變化情況，并與吸收介質作對比。接著分析了介質的增益特性對光力密度的影響以及相對介電系數(shù)的實部虛部數(shù)值大小、色散增益介質板的厚度對光力密度的影響。隨后運用Cole-Cole色散介質模型來模擬普通色散增益介質的色散特性，并研究了在入射光垂直入射時其光力密度隨頻率的變化情況，最后研究了在固定頻率下入射光隨角度變化時的光