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A Micro-Sized Light-Driven Pico-Second Oscillator

Journal of Applied Mathematics and Physics 2020年第12期8卷 2793-2800页

作者： Ali J. Sabbah R. Hamam Math and Physics Department Lebanese International University Beirut Lebanon

Light carries linear momentum and can therefore exert a radiation force on the objects that it encounters. This established fact enabled optical manipulation of micro/nano-sized objects, as well as macroscopic objects such as solar sails, among many other important applications. While these efforts benefit from the average value of light’s linear momentum, in this article, we propose exploiting the temporal variation of light’s linear momentum to achieve an oscillatory force of microNewton amplitude and picosecond period. We validate our proposal by analytical calculations and time domain simulations of Maxwell’s equations in the case of a high-index quarter-wave slab irradiated by a terahertz plane electromagnetic wave. In particular, we show that for plane wave terahertz light of electric field amplitude 5000 V/m and frequency 4.8 THz, an oscillatory radiation pressure of amplitude 1.8 × 10-4 N/m2 and 0.1 ps period can be achieved.

关键词： Radiation Force optical manipulation/micromachines Instantaneous Electromagnetic Linear Momentum Density Linear Momentum Conservation Light Driven Oscillator

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