Оптическая левитация ми-резонансных кремниевых частиц в поле блоховских поверхностных электромагнитных волн
Д. А. Шилкин, А. А. Федянин
Физический факультет, МГУ им. М. В. Ломоносова, 119991 Москва, Россия
Abstract
Управление движением наночастиц в жидкости с помощью ближнего
поля интегральных оптических элементов сопряжено с усилением вязкого
трения и повышенной вероятностью адгезии. Одним из путей к решению этой
проблемы стал поиск систем с минимумом потенциальной энергии, удаленным
от поверхности структуры. В настоящей работе численно исследуются силы,
действующие на ми-резонансные кремниевые частицы в воде в эванесцентном
поле блоховской поверхностной волны, и предложена методика локализации
таких частиц на управляемом расстоянии от поверхности. Для этого
используются поверхностные волны на двух оптических частотах, обладающие
разным знаком взаимодействия с частицей и разной глубиной проникновения
поля в среду. На примере кремниевой сферы диаметром 130 нм и лазерного
излучения с длинами волн 532 и 638 нм суммарной мощностью 100 мВт
показано, что с учетом броуновского движения предложенный метод
обеспечивает стабильную локализацию частицы в диапазоне перестройки
равновесного расстояния до поверхности от 60 до 100 нм.