光波纳米推进技术中的表面等离激元增益光镊作用机理

作者：于博; 徐亚楠; 余水淋; 康小录^*

来源：推进技术, 2022, 43(06): 428-436.

DOI：10.13675/j.cnki.tjjs.200787

• 光波纳米推进
• 表面等离激元
• 光镊作用
• 数值计算
• 粒子图像测速试验

为研究天线不同结构对表面等离激元（SPP）增益光镊作用的影响，建立天线-基底的电磁波传输耦合激元电场触发光梯度力的数值模型，并利用数值模型分析天线不同结构对SPP电场的影响规律，同时，这种电场变化规律对光镊增益有直接的数学关系，基于上述物理机制，获得不同天线结构对光梯度力产生的优化策略。为验证上述物理机制与优化策略的有效性，开展纳米颗粒的粒子图像测速（PIV）试验，天线材料为银，基底为二氧化硅，纳米颗粒为银，试验能够完好地观测到纳米颗粒在天线通道的运动情况。结果表明，光梯度力的增益机制在于激元电场强度和梯度两方面因素，前者随天线不对称性增强而先增大后减小，后者呈现一直增大趋势；纳米颗粒推动作用力的计算误差约为5.5%～13.8%，且试验值与计算值的趋势相符，一方面验证本文研究机理及优化策略的有效性，另一方面证明PFP技术的原理可行。

• 单位
  上海空间推进研究所