Optical force analyzer 结果的单位


#1

请问有没有人知道FDTD自带的计算optical force的两个分析模块(volumetric和 MST)给出的结果的单位?

我用这两个模块分别计算同一个问题:一个ZnO(氧化锌)颗粒在1064nm激光光镊中受到的力。这个颗粒大约一微米大小,摆放在距离光镊中心(即平衡位置)50nm的位置(沿Y方向)。根据一些文献,它受到的力应该大约为几个pN(10^-12 N)。

可是这两个模块给出的结果很奇怪。MST只给出合力,大约是10^-24,没有单位。volumetric给出的合力也在10^-24量级,但是给出的XYZ各方向的分力都在10^-2到-3量级。

我的猜测是这个结果应该是在某个尺度单位上的力,但是找不到具体的答案。


#2

根据网上的例子回答如下:
Maxwell Stress Tensor:使用内存比较少,因为它只需要计算网格点上的结果。分析组里说明,输出结果力的单位是牛顿:
Output properties
f: frequency position vectors
Fx,Fy,Fz: total Photonic Force in Newtons

Volumetric Technique:此法先计算单位体积内的力,然后积分得到体积内的合力,它对计算误差较不敏感。
Output properties:
F: Optical force per unit volume (x,y,z,f)
F total: Total optical force on the volume (f)
没有说明的,都是相应物理量的国际单位制

一般推荐使用后者。


#3

十分感谢您的回答。我还有一个疑问:我认为两个方法给出的结果应该需要与光强相关,比如 W/(m^2)。否则它们给出的 F_total 就太小了。


#4

我估计是因为现在仿真的是线性光学范围,力将与实际入射的功率成正比,要得到大的力,直接乘以所需要的光源功率相对于仿真时的光源功率比就可以。

我注意到你同时也在英语论坛发了同样的帖子,建议以后仅在一个地方发。因为我们的人力有限,也希望大家都能及时得到回复,以免浪费资源。