Descrição de feixes de Bessel-Gauss e suas superposições do tipo Frozen Wave na teoria generalizada de Lorenz-Mie

Abstract

En el análisis de la dispersión de luz por partículas micrométricas, la teoría generalizada de Lorenz Mie (GLMT) describe el haz incidente con un conjunto de factores de forma (BSC) que se pueden calcular utilizando tres enfoques teóricos diferentes que son cuadraturas, series infinitas y aproximaciones localizadas. La elección entre ellos puede no ser evidente. Un haz de Bessel-Gauss (BGB) es un haz electromagnético de energía finita, físicamente factible, como resultado de la apodización de un haz de Bessel por una función gaussiana. La GLMT permite descripciones teóricas fiables de BGB para diversas aplicaciones, como pinzas ópticas. Este trabajo proporciona una comparación entre las técnicas anteriormente mencionadas para la evaluación de BSC de BGB escalares y sus superposiciones (Frozen Waves) con diferentes ángulos de axicón, cargas topológicas y parámetros de confinamiento. Se incluyeron el tiempo de procesamiento, reconstrucciones de campo y cálculos de sección transversal de presión de radiación. Los tres métodos concuerdan bien entre sí en el régimen paraxial, aunque cuando el ángulo del axicón o la carga topológica o el parámetro de confinamiento aumentan, las diferencias en los BSC para cada método se vuelven cada vez más evidentes debido a los distintos procesos de remodelación de los haces.

Na análise do espalhamento da luz por partículas micrométricas a Teoria Generalizada de Lorenz-Mie (GLMT) descreve o feixe incidente com um conjunto de coeficientes de forma (BSCs) que podem ser calculados mediante três abordagens teóricas diferentes, que são, quadraturas, séries finitas e aproximações localizadas. A escolha entre eles pode não ser evidente. Um feixe de Bessel-Gauss (BGB) é um feixe eletromagnético de energia finita, fisicamente realizável, resultante da apodização de um feixe de Bessel por uma função gaussiana. Com o objetivo de ampliar o número de feixes analiticamente descritos na GLMT e viabilizar descrições teóricas confiáveis de BGBs para aplicações, por exemplo, em aprisionamento óptico, o presente trabalho fornece uma comparação entre as técnicas acima mencionadas para a avaliação dos BSCs de BGBs escalares e suas superposições (Frozen Waves) com distintos ângulos axicon, cargas topológicas e parâmetros de confinamento, incluindo tempo de processamento, reconstruções de campo e cálculos de seções de choque de pressão de radiação. Todos os três métodos concordam bem entre si no regime paraxial, embora à medida que o ângulo axicon ou a carga topológica ou o parâmetro de confinamento aumentam, as diferenças nos BSCs para cada método se tornam cada vez mais evidentes devido aos distintos processos de remodelagem do feixe.