色散增益介質(zhì)光學(xué)力的數(shù)值模擬.pdf

1、傳統(tǒng)色散增益介質(zhì)一般包括固體、半導(dǎo)體、液體、氣體等，最近的研究發(fā)現(xiàn)甚至可用細(xì)胞熒光蛋白作為激光色散增益介質(zhì)。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(duì)微粒的力學(xué)作用帶來(lái)了新的契機(jī)。輻射光壓在激光冷卻原子、光鑷技術(shù)、同位素分離、激光清洗等方面的應(yīng)用已取得較大的成果，并且為材料學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、診斷醫(yī)學(xué)、化學(xué)及物理學(xué)等學(xué)科建設(shè)提供了良好的研究方向。盡管如此，目前研究者們對(duì)于色散增益介質(zhì)光學(xué)力，尤其是手征色散增益介質(zhì)光學(xué)力的

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

3、矩陣法計(jì)算分析普通增益分層介質(zhì)的電磁特性。在選定光源波長(zhǎng)范圍之后，本文分別對(duì)比研究了單層、多層普通增益介質(zhì)板的光力密度隨頻率的變化情況，并與吸收介質(zhì)作對(duì)比。接著分析了介質(zhì)的增益特性對(duì)光力密度的影響以及相對(duì)介電系數(shù)的實(shí)部虛部數(shù)值大小、色散增益介質(zhì)板的厚度對(duì)光力密度的影響。隨后運(yùn)用Cole-Cole色散介質(zhì)模型來(lái)模擬普通色散增益介質(zhì)的色散特性，并研究了在入射光垂直入射時(shí)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(shí)的光