"COMSOL 6.1模拟下的光镊技术：小球捕获与光力精准求解方法研究",comsol6.1光镊捕获小球，光力求解 ,COMSOL 6.1; 光镊技术; 小球捕获; 光力求解; 模型仿真,光镊捕获小球：COMSOL 6.1光力求解分析 在COMSOL 6.1模拟环境下，光镊技术已经被广泛应用于小球捕获和光力精准求解方法的研究。光镊技术是一种利用激光束产生的辐射压力来操纵微小粒子的技术，它可以实现对小尺寸物体进行精确的操控而不接触，这在生物学、物理学和纳米技术等领域具有非常重要的应用价值。通过COMSOL 6.1软件的仿真模拟，研究人员可以对光镊中的光学力进行准确的计算与分析，进而优化实验设计和提高实验结果的准确度。 光镊技术的核心是利用激光束在微小粒子上施加力的作用，从而实现对粒子的操控。这个过程包括粒子捕获、稳定悬浮、操纵移动以及释放等步骤，每一个步骤都需要精确的控制。在COMSOL 6.1软件中，可以建立基于物理方程的模型，通过数值计算得到光镊中光场分布和光力分布情况。仿真模拟不仅可以提供直观的三维图示，还可以通过调整参数来分析不同情况下的光力变化，从而实现对光镊操作过程的优化。 文章中提到的“小球捕获”涉及到将激光束精确聚焦到一个微小的区域内，通过激光产生的光压吸引并固定目标小球。这个过程中，通过调整激光束的强度、波长、聚焦点位置和大小等因素，可以对捕获效果产生重要影响。而“光力求解”则是研究在光镊操作中，光束对小球施加力的作用机制和大小。通过数值求解Maxwell方程，可以获得光学场的分布，进而分析出光力的大小和方向。 在进行光镊技术的模型仿真时，研究人员需要考虑到多种因素，包括激光参数、微球材料和尺寸、周围环境介质的光学性质等。通过这些因素的综合考虑和模拟，研究者可以有效地预测和改进实验中可能出现的问题，如光束对微球捕获的稳定性和操控精度。 在本研究中，通过COMSOL 6.1软件的仿真模拟，研究人员不仅能够验证和优化光镊技术在小球捕获中的操作流程，还能够对实验中可能出现的问题进行预测和改善。例如，研究者可以模拟在不同激光功率或不同微球大小时的光力情况，分析其对捕获过程的影响，并据此调整实验条件以获得最佳操作效果。 此外，本研究中还特别强调了模型仿真的重要性，因为真实实验中对于光场的测量是非常困难的，而数值模拟则可以提供详尽的光场和光力分布信息。这些信息有助于理解光镊技术中光与物质相互作用的细节，从而为微小粒子操控提供理论支持。 COMSOL 6.1模拟下的光镊技术研究为我们提供了一种强有力的工具，它不仅能够帮助研究者更好地理解光镊技术的工作原理，还能够在实验前进行有效的预演和参数优化，极大地提高了实验的效率和成功率。

内容概要：本文详细介绍了如何利用COMSOL 6.1进行光镊捕获微球的三维频域仿真。首先，创建新模型并选择“电磁波，频域”作为物理场，构建直径1微米的二氧化硅小球悬浮于水中。关键在于精确设置入射高斯光束、边界条件（如完美匹配层PML）、网格划分（特别是在小球表面和光轴附近加密网格），以及求解器配置。随后，通过麦克斯韦应力张量积分计算光学力，并探讨了几何非线性和粒子追踪耦合等功能的应用。文中还提供了多个实用技巧，如参数扫描、调整折射率、优化网格划分等，确保仿真结果的准确性。 适合人群：从事光镊技术研究、光学仿真、微纳操纵领域的科研人员和技术开发者。 使用场景及目标：适用于希望深入了解光镊工作原理及其数值仿真的研究人员，旨在帮助他们掌握COMSOL 6.1的具体操作流程，提高仿真实验的成功率和精度。 其他说明：文中强调了避免常见错误的方法，如正确的边界条件设定、合理的网格划分策略等，同时提供了一些高级特性（如粒子追踪耦合）的实际应用案例。

音视频-图像处理-矢量光场与光镊的研究.pdf

采用一种基于时域有限差分(FDTD)的数值算法,仿真计算了抛物线形和大锥角形两种新型单光纤光镊的出射光场,并在稳态场下通过对麦克斯韦应力张量积分求得介质球在两种光场中受到的光阱力,得到大锥角型光纤端产生的光阱力较大的结论; 讨论了不同介质球大小、折射率,光纤探针形状对光阱力的影响。在实验中这两种光纤探针都实现了对水中酵母菌细胞的捕获,且采用流体力学法对抛物线形和大锥角形二种新型单光纤光镊产生的光阱力进行了标定。结果表明：基于FDTD数值仿真方法计算受力与实验结果一致,并且这种计算光纤光镊产生的光阱力的方法简单,适用; 且抛物线形和大锥角形光纤探头都具备构成单光纤光镊的条件。

光镊工具箱可用于在矢量球面波基中使用 T 矩阵形式来计算粒子的光学力和扭矩。 该工具箱包括用于计算 T 矩阵的代码、由矢量球面波函数描述的梁、用于计算力和扭矩的函数、用于模拟动力学的简单代码和示例。

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近场光镊是近场光学领域中的新型技术，因其可对纳米尺度微粒直接进行捕获和操纵而受到广泛关注。简述了该技术的原理，详细介绍了近场光镊技术的研究进展及其在众多学科领域中的潜在应用。

An efficient and inexpensive method that uses a glass plate mounted onto a motorized rotating stage as a beam-steering device for the generation of dynamic optical traps is reported. Force analysis reveals that there are drag and trapping forces imposed on the bead in the opposite directions, respectively, in a viscous medium. The trapped bead will be rotated following the beam’s motion before it reaches the critical escape velocity when the drag force is equal to the optical trapping force. The

Different types of femtosecond optical tweezers have become a powerful tool in the modern biological field. However, how to control the irregular targets, including biological cells, using femtosecond optical tweezers remains to be explored. In this study, human red blood cells (hRBCs) are manipulated with femtosecond optical tweezers, and their states under different laser powers are investigated. The results indicate that optical potential traps only can capture the edge of hRBCs under the las

用该工具箱可以计算10分1波长到10被波长的粒子的光散射导致的光钳力。Matlab程序编的超有水平。