广义光学扳手赋能任意光路，实现多任务光学操控！

图4(a) 左侧显示了所制备超表面阵列的光学显微照片和扫描电子显微镜图像，右侧展示了相位分布设计原理：通过在每个光学涡旋上叠加不同的偏转相位，可以将多个光场在焦平面上空间分离，形成一个2 × 2阵列。

图4(b)–(d) 展示了实验测得的焦平面内三种不同偏振通道的强度分布，每个通道同时产生四个独立的、几何形状分别为三角形、四边形和甜甜圈形的光学涡旋。图4(e)–(g) 展示了使用二氧化硅微球（直径3.3微米）进行的并行操控。

每个光学涡旋捕获一串微球，形成项链状排列。值得注意的是，每条项链的旋转方向可以独立控制：左上和右下的项链逆时针旋转，而右上和左下的项链顺时针旋转。四条项链同时运动且互不干扰，实现了真正的多任务并行操控。

结论

通过在超表面平台上引入全复振幅调制，这项工作克服了传统光学扳手在光场形态和操作模式上的根本局限，在三个层面上实现了创新：

1.基于等弧长采样实现了沿多边形轨迹的强度和相位梯度均匀化；

2.结合冻结波方法与偏振复用，实现了偏振可切换、纵向演化的光场形态及多通道协同；

3.展示了能够实现多目标并行操控的面内光学扳手阵列。

这项研究将光学控制从操控微结构的动量特性扩展到了直接向微观物质传递动量，将超表面从被动的波前整形器提升为主动的粒子操控平台——为光学操控技术开辟了新的方向。

相关链接：https://dx.doi.org/10.1126/sciadv.aed5302