PCCL光束对瑞利粒子作用力的理论研究

来源：激光技术杂志2024年第5期北京时间：

作者：谢陈, 屈军

摘要：为了探究部分相干月牙形光束(PCCL)对瑞利粒子的捕获特性，采用广义惠更斯-菲涅耳原理推导了PCCL光束经过ABCD光学系统传输后的交叉谱密度及对瑞利粒子作用力的表达式，对聚焦PCCL光束在焦平面的归一化光强和对瑞利粒子作用力的分布情况进行了软件模拟和理论分析，得到了聚焦PCCL光束的光强和捕获力随光束参量以及焦距变化的规律。结果表明，选取光束阶数n=3、初始腰宽w0=0.1 mm、相干长度d0=6 mm时，经焦距f=12 mm的透镜聚焦后的PCCL光束对高、低折射率粒子均能实现捕获；由于PCCL光束在焦平面处呈现离轴光强分布，峰值光强不在坐标原点，通过调节光束阶数、初始腰宽、相干长度和焦距，可实现对聚焦PCCL光强及瑞利粒子作用力的调控，从而实现聚焦PCCL光束对不同位置处瑞利粒子的灵活捕获。该研究结果为实际聚焦PCCL光束稳定捕获微粒提供了理论依据。

关键词：激光光学, 聚焦, 捕获, 惠更斯-菲涅耳原理, 部分相干月牙形光束