Анализ светового давления эванесцентной электромагнитной волны на диэлектрическую сферическую наночастицу

Рассмотрено световое давление эванесцентной электромагнитной волны, формируемой за счет полного внутреннего отражения вблизи плоской поверхности раздела диэлектрика и жидкости, на расположенную в жидкой среде диэлектрическую сферическую наночастицу. Построены фазовые портреты двумерной системы уравнений, эквивалентной уравнению транспортировки наночастицы под действием градиентной силы светового давления эванесцентного поля с учетом силы сопротивления среды. Показано, что в зависимости от параметров лазерного излучения и материала наночастицы, взвешенной в воде, могут реализовываться различные фазовые портреты как без особых точек, так и с одной особой точкой (устойчивый фокус, устойчивый узел или седло) на фазовой плоскости.

1. A. Ashkin. Nobel Lecture, https://www.nobelprize.org/uploads/2018/10/ashkin-lecture.pdf

2. A. Rohrbach, E. H. K. Stelzer. J. Opt. Soc. Am. A, 18 (2001) 839—853

3. А. А. Афанасьев, Л. С. Гайда, Д. В. Гузатов, А. Н. Рубинов, А. Ч. Свистун. Квант. электрон., 45 , № 10 (2015) 904—907 [ A. A. Afanas’ev, L. S. Gaida, D. V. Guzatov, A. N. Rubinov, A. C. Svistun. Quantum Electron., 45 , N 10 (2015) 904—907]

4. А. А. Афанасьев, Л. С. Гайда, Ю. А. Курочкин, Д. В. Новицкий, А. Ч. Свистун. Квант. электрон., 46 , № 10 (2016) 891—894 [ A. A. Afanas’ev, L. S. Gaida, Y. A. Kurochkin, D. V. Novitsky, A. C. Svistun. Quantum Electron., 46 , N 10 (2016) 891—894]

5. D. V. Guzatov, L. S. Gaida, A. A. Afanas’ev. Nonlinear Phenomena in Complex Systems, 14 , N 4 (2011) 391—398

6. А. Ч. Свистун, Л. С. Гайда, Е. В. Матук. Журн. прикл. спектр., 86 , № 2 (2019) 298—303 [ A. C. Svistun, L. S. Gaida, E. V. Matuk. J. Appl. Spectr., 86 , N 2 (2019) 308—313]

7. A. A. Afanas’ev, V. M. Volkov, Y. A. Kurochkin, D. V. Novitsky. Opt. Laser Technol., 143 (2021) 107300

8. А. Ч. Свистун, Э. В. Мусафиров, Л. С. Гайда, Е. В. Матук. Журн. прикл. спектр., 90 , № 4 (2023) 599—605 [ A. C. Svistun, E. V. Musafirov, L. S. Gaida, E. V. Matuk. J. Appl. Spectr., 90 , N 4 (2023) 789—795]

9. Y. Li, O. V. Svitelskiy, A. V. Maslov, D. Carnegie, E. Rafailov, V. N. Astratov. Light Sci. Appl., 2 (2013) e64

10. Y. Li, A. V. Maslov, N. I. Limberopoulos, V. N. Astratov. IEEE Proc. National Aerospace and Electonics Conference, Dayton, Ohio, June 25—27 (2014) 57—59

11. L. N. Ng, M. N. Zervas, J. S. Wilkinson, B. J. Luff. Appl. Phys. Lett., 76 , N 15 (2000) 1993—1995

12. S. E. Skelton, M. Sergides, R. Patel, E. Karczewska, O. M. Marago, P. H. Jones. J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf., 113 (2012) 2512—2520

13. Z. Zhao, M. Lanzarini-Lopes, E. Westerhoff, X. Long, H. Rho, Y. Bi, L. Linge, P. Westerhoff. Environ. Sci.: Nano, 8 (2021) 2441—2452

14. J. R. A. Gonzales, P. C. Chaumet, M. Nieto-Vesperinas. Proc. Int. School Physics “Enrico Fermi”, 144 , Nanometer Scale Science and Technology, IOS Press, Amsterdam (2001) 405—424

15. A. Y. Bekshaev, K. Y. Bliokh, F. Nori. Opt. Express, 21 , N 6 (2013) 7082—7095

16. L. Novotny, B. Hecht. Principles of Nano-Optics, Cambridge University Press, Cambridge (2006) 21—23, 31—38

17. C. F. Bohren, D. R. Huffman. Absorption and Scattering of Light by Small Particles, John Wiley & Sons, New York (1983) 23—24, 29, 158—162

18. А. В. Кац. Изв. вузов. Радиофизика, 28 (1975) 566

19. А. А. Афанасьев, А. Н. Рубинов, Ю. А. Курочкин, С. Ю. Михневич, И. Е. Ермолаев. Квант. электрон., 33 , № 3 (2003) 250—254 [ A. A. Afanas’ev, A. N. Rubinov, Y. A. Kurochkin, S. Y. Mihnevich, I. E. Ermolaev. Quantum Electron., 33 , N 3 (2003) 250—254]

20. Н. Н. Баутин, Е. А. Леонтович. Методы и приемы качественного исследования динамических систем на плоскости, Москва, Наука (1990) 80, 113

21. E. Musafirov. Dynamics of Continuous, Discrete and Impulsive Systems, Ser. B: Applications and Algorithms, 29 , N 6 (2022) 447—454

22. E. V. Musafirov. Int. J. Bifurcation and Chaos, 29 , N 6 (2019) 1950080

23. E. Musafirov. J. Appl. Analysis and Comp., 13 , N 4 (2023) 1668—1678