激光诱导纳米颗粒声学解吸的光声模型

激光诱导声波解吸(LIAD)技术能够在真空环境下将纳米粒子加载至光阱中,用于悬浮光力学实验。当前LIAD系统依赖现有实验室激光器的经验性优化,而非系统性理论设计,导致系统体积庞大,难以应用于便携或太空场景。该研究团队建立了基于光声波动方程的理论框架,模拟金属基底中声波的产生与传播,从而实现对激光参数的系统优化。模型揭示了关键标度关系:表面加速度随脉冲持续时间τ呈τ⁻²变化,而声波衍射对最佳光斑尺寸设置了基本限制条件w ≳ √(vτd)。通过结合热膨胀与光吸收特性的材料品质因数分析,该工作提出了传统铝基底的替代方案。该框架经实验数据验证表明:尽管脉冲能量低数个数量级,采用亚纳秒脉冲的紧凑激光系统仍能实现与现有实验室级设备相当的性能。这为实际应用中的最小化LIAD系统提供了理性设计依据。
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提交arXiv: 2025-12-18 11:01

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