纵向不变介质光子波导中的手性力
光学
2023-10-26 v1
摘要
当光学力对手性分子或粒子的两种对映体版本呈现相反符号时,可具有手性。此类力最终或可用于分离对映体,在众多学科中有应用前景。本文数值分析了光子集成电路基本元件——矩形截面介质波导中产生的光学手性力。此类波导本质无损耗,因而产生沿纵向不变的手性力,可在长(厘米级)距离上实现对映体分离。假设液体环境中布朗运动,我们首先计算分离手性纳米颗粒所需的力强度与时间跨度随半径的变化。随后分析氮化硅波导中基模准TE导模产生的手性力,表明其在短波长(405 nm)下可借助横向自旋实现对映体分离;在较长波长(1310 nm)下,简并准TE与准TM模的恰当组合可产生具内禀手性(螺旋度)的准圆偏振模,引出亦能分离更小纳米颗粒的手性梯度力。我们报道了粒子追踪模拟:准TE模与准圆偏振模产生的光学力场在两秒内实现对映体分离。结果表明利用简单光子集成电路进行对映体分离可行,但须依纳米颗粒尺寸选取不同波长窗口。
引用
@article{arxiv.2310.16413,
title = {Chiral forces in longitudinally invariant dielectric photonic waveguides},
author = {Josep Martínez-Romeu and Iago Díez and Sebastian Golat and Francisco J. Rodríguez-Fortuño and Alejandro Martínez},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.16413},
year = {2023}
}
备注
19 pages, 6 figures