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  • 广义光学扳手赋能任意光路,实现多任务光学操控!

    作者:光行天下小萌新 来源:phys 时间:2026-04-20 11:19 阅读:102 [投稿]
    团队开发了一类新型微纳光子器件,称为"广义光学超构扳手"。这项工作通过在全超表面上采用复振幅调制,克服了传统光学涡旋的几何限制,首次展示了具有多边形轨迹的光学扳手。

    微操控演示:沿偏振可切换且纵向演化的多边形GOV的稳定捕获

    基于上述设计,我们进行了粒子操控实验。图3a显示了实验装置示意图:波长为1064纳米的连续激光在照射超表面前经过偏振控制,产生的光学涡旋通过显微物镜聚焦到样品室内。


    图3.利用纵向进化超构扳手进行微操作。

    图3b描绘了样品室结构,由两片间隔140微米的玻璃片组成,内部充满金颗粒(直径0.8–1.5微米)的水悬浮液。图3c–3f展示了三角形到四边形通道的结果。

    图(c) 和 (e) 分别显示了三角形和四边形光学涡旋的强度分布;图(d) 和 (f) 显示了带有叠加轨迹的延时显微照片,揭示了金颗粒分别沿三角形边缘以约26.8微米/秒的速度、沿四边形边缘以约21.2微米/秒的速度逆时针旋转。

    图3g–3j 对应于五边形到六边形通道,粒子分别沿五边形和六边形边缘以约25.5微米/秒和21.4微米/秒的速度稳定旋转。

    图3k–3n 显示了甜甜圈到七边形通道的结果,粒子分别沿圆形和七边形边缘以约24.4微米/秒和18.2微米/秒的速度旋转。这些实验首次证明,粒子可以被光学扳手驱动沿非圆形的多边形轨迹运动,克服了传统环形轨道运动的限制。

    并行操控:光学扳手阵列的独立控制

    除了纵向光场演化,我们的团队还将这一概念扩展到了面内光学扳手阵列。图4展示了此功能的设计与实验结果。


    图4.基于超表面的广义光学扳手阵列(GOSA)。

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