Optical vortex torque measured with optically trapped microbarbells
光学涡旋光束携带轨道角动量,因此对被照明物体施加扭矩。一种电介质微工具-微杠铃-被用于双激光光镊中,以测量聚焦光涡旋的扭矩。工具由于所施加的扭矩而自由旋转,或者由于反作用力而振荡。四种不同的捕获配置提供了不同的扭矩感测方式,并给出了一致的结果。通过将实验结果与数值和分析模型相比较来确定扭矩值。
2019-11-15 physics.optics
Levitated optomechanics with cylindrically polarized vortex beams
本文研究柱对称偏振涡旋光束用于光悬浮光力学,可显著降低反冲加热,支持更大粒子捕获,并产生非线性势以创建非经典运动态。
2026-11-02 physics.optics quant-ph
Enantioselective optical gradient forces using 3D structured vortex light
本文揭示了三维结构涡旋光镊中两种对映选择性光梯度力,其中一种与偏振无关,可实现手性粒子的径向分选捕获。
2021-12-23 physics.optics
Fundamental limit of light trapping in grating structures
我们使用严格的电磁方法来分析光栅结构中光陷增强的基本极限。此限制可能超过4n^2的体积限制,但具有显著的角度依赖性。我们明确表明,2D光栅提供更多的增强比1D光栅。我们还展示了光栅轮廓的对称性对吸收增强极限的影响。应用数值模拟来支持该理论。我们的研究结果提供了一般性的指导光栅结构的光捕获太阳能电池的设计。
2010-06-22 physics.optics
Stabilizing single- and two-color vortex beams in quadratic media by a trapping potential
本文研究了具有谐振子俘获势的二次谐波生成χ^{(2)}系统的二维局域模。除了在光学中的实现,该系统描述了混合原子-分子玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)的平均场动力学。各种模式的存在性和稳定性由它们的总功率N、拓扑荷m/2 [m是二次谐波(SH)场的内禀涡度]和χ^{(2)}失配q决定。分析进行了数值形式,并在平行,通过变分近似(VA),它产生的结果,以及同意与数值结果。在某一功率阈值N \leq N_{c} ^{(m)}(q)以下,所有捕获的模式都是单色类型的,仅由SH分量表示,而基频(FF)分量不存在。与通常的情况相比,这种模式总是不稳定的,我们证明了它们是稳定的,对于m= 0,1,2(m=1的模式可以形式上被认为是拓扑荷m/2=1/2的半涡旋),在N \leq N_{c} ^{(m)}(q),并在此阈值以上不稳定。另一方面,N_{c} ^{(m)}(q)\equiv 0在q \geq q_{\max}(在我们的符号中,q_{\max} =1$),因此单色模式在后一种情况下是不稳定的。在N= N_{c} ^{(m)}处,m=0和m=2的模式经历叉状分叉,这产生双色态,其在m=0时保持完全稳定。当m=2(拓扑荷为1)时,双色涡旋有一个稳定性上边界N= N_{c2}(q).在边界以上,它们表现出周期性的分裂和重组,同时保持它们的涡度。半涡不分叉;在N= N_{c} ^{(m=1)}处,…
2012-08-21 nlin.PS physics.optics
Optical vortex array in spatially varying lattice
我们提出了一种实验方法的基础上修改多光束干涉的方法来产生一个光学涡旋阵列排列在空间变化的晶格。该方法包括两个步骤,即:通过使用二维积分相位梯度计算的一致性相位掩模的数值合成和在光学4f傅里叶滤波装置中利用仅相位空间光调制器产生的相位掩模的实验实现。这种方法能够独立地改变涡格的取向和周期。作为工作的例子,我们提供了各种空间变化的光学涡旋晶格的实验演示。我们进一步证实了光学涡旋的存在,形成的叉形条纹。这种晶格可以在尺寸依赖的捕获、分选、操纵和光子晶体中找到应用。
2015-12-16 physics.optics
Extraordinary optical transmission and vortex excitation by periodic arrays of Fresnel zone plates
介绍了一种二维散射结构的光学透射特性和聚焦特性。该结构由沿两个正交方向周期性排列的菲涅耳波带片构成。每个板由两个环形波导组成,支持与圆偏振入射平面波的对称性相匹配的模式。短的横向和长的纵向焦点直径在焦平面处获得高的场集中。光学涡旋激发在近轴区域的传输场也观察和分析的交叉偏振耦合。所呈现的结构可能在纳米颗粒的可视化、捕获和精确操作中出现。
2013-08-28 physics.optics
Phase memory for optical vortex beams
涡旋光束由于其在光通信、粒子捕获等领域的广泛应用而受到人们的广泛关注。通过引入理想涡旋光束的概念,解决了涡旋光束的相位结构与物理尺寸之间的依赖关系。这些结构化光束通过不同水平的干扰的传播对于它们的使用是至关重要的。首次定量研究了理想涡旋光束与局域随机介质相互作用后的退化。我们开发了一个分析模型,描述了空间相关长度和扰动的相位方差如何影响涡旋光束的相位分布。这允许确定光束保持其初始涡度的记忆的随机性的制度。系统的数值模拟和控制实验表明,这种记忆效应的程度与不同的涡指数梁。
2021-08-19 physics.optics
Generation and characterization of an array of Airy-vortex beams
我们提出的实验产生和分析的强度和相位的光学涡旋光束起源于叠加的艾里涡旋光束。提出了一种新的理论方案,即由N个对称的艾里涡旋光束(AiVBs)叠加形成AiVBs阵列,其中每个光束与OV叠加,并且具有相同的拓扑荷l.此外,一个单一的实验装置,使光学生成和重建的计算机生成的全息图上实现的空间光调制器和其相位分析的数字全息。实验结果与理论预测一致。该阵列在光镊、光通信调制、光学计量等光学和光子学领域具有广泛的应用前景。
2019-09-11 physics.optics
How Perfect are Perfect Vortex Beams?
理想涡旋光束是一种与其所携带的轨道角动量无关的光场。迄今为止,这些模式的最佳实验近似是通过贝塞尔-高斯光束通过傅里叶透镜获得的。然而,这些准PV的OAM依赖宽度并不精确,并且通常被低估。我们在这里解决这个问题,通过推导和实验确认准PV的二阶矩宽度的显式解析表达式。我们发现,在最好的情况下,宽度比例$\sqrt{\ell}$,最“经常”的涡流模式相同,虽然有一个小得多的比例常数。我们的工作将是感兴趣的大社区谁寻求使用这种结构光领域的各种应用,包括光学捕获,镊子和通信。
2019-08-12 physics.optics
Polygonal vortex beams in quasi-frequency-degenerate states
本文首次研究了准频率简并Yb:CALGO激光谐振腔经几何变换后产生的封闭多边形涡旋光束(多边形涡旋光束)。在激光谐振腔的SU(2)简并态附近,对具有三角形、正方形和三角形等特殊图形的具有大轨道角动量的PVB进行了理论研究和实验观察.将QFD态的涡旋光束与SU(2)简并态下的三角形、正方形和平行四边形路径上的孤立点阵列涡旋光束(PSA-VBs)进行了比较。通过调节腔长和泵浦光斑的位置,可以控制PVB或PSA-VB和OAM的光束轮廓形状。模拟和实验结果验证了我们的方法产生PVB的性能,这是一个巨大的潜力,促进新的技术在粒子捕获和光束整形。
2018-05-04 physics.optics
Spin-dependent metalens with intensity-adjustable dual-focused vortex beams
具有轨道角动量的涡旋光束由于其在光镊、量子信息处理等领域的广泛应用而受到广泛关注。Metalens是一种超紧凑的多功能设备,为设计涡旋光束提供了理想的平台。自旋相关的超透镜可以提高自由度,以进一步满足实际应用。结合几何相位和传输相位,我们提出并证明了一种设计自旋相关超透镜的方法,该超透镜产生纵向或横向双聚焦涡旋光束,即,具有预先设计的自旋相关相位分布的超透镜。在椭圆偏振入射光的照射下,可以观察到两束自旋相关的聚焦涡旋光束,并且通过调节入射光的椭圆度可以很容易地调节它们的相对聚焦强度。此外,我们还证明了这些双聚焦光束之间的分离距离和它们的拓扑电荷可以同时任意定制,这可能对光子学中的光捕获和操纵产生深远的影响。
2021-09-08 physics.optics
Quantum propulsion and trapping of nano-objects by inhomogeneity-induced lateral Casimir forces
通过严格数值模拟和近似计算,首次揭示了横向非均匀板附近的横向Casimir力。不稳定性引起的横向Casimir力提供了一种新的方法来控制纳米物体在平板上方的横向运动,并使无源操纵它们成为可能。当与Casimir排斥流体中,横向Casimir力被证明是占主导地位的布朗运动,使长距离量子推进和纳米物体的坚定的量子捕获。模拟微观尺度不均匀性的不同填充因子的光栅也证实了这些效应。设计纳米结构的非对称分布的想法为横向Casimir力的复杂定制铺平了道路。
2017-05-26 physics.optics
Quantitative orbital angular momentum measurement of perfect vortex beams
完美(光学)涡旋(PV)具有将轨道角动量(OAM)编码到定义明确的环形环内的场上的能力。虽然这使得近场径向分布独立于OAM,但是远场径向分布仍然与OAM成比例,形成贝塞尔结构。其结果是,通过模态分解定量测量PV被认为是不可行的。在这里,我们表明,一个PV的OAM含量可以定量测量,包括一个完美的漩涡内的OAM的叠加。我们概述了理论,并确认它通过实验写入空间光调制器的全息图,突出的OAM内容的准确分解所需的照顾。我们的工作将是感兴趣的大社区谁寻求使用这种结构光领域的各种应用,包括光学捕获和镊子,光通信。
2019-02-12 physics.optics
Frequency conversion of vortex states by chiral forward Brillouin scattering in twisted photonic crystal fibre
本文利用扭曲光子晶体光纤中的手性前向受激布里渊散射激发手性弯曲声子,实现了不同波长下后向传播圆偏振涡旋模式间的频率转换,为经典与量子领域的涡旋态操控提供了新途径。
2024-01-17 physics.optics
Guided vortex bullets
研究通过变分法和数值模拟,发现具有轨道角动量的三维涡旋子弹在特定捕获深度下可稳定存在,并探讨了其碰撞弹性和实验实现条件。
2025-12-17 cond-mat.quant-gas nlin.PS physics.optics
Nanoparticles manipulation in 3D nanotips excited with plasmonic vortex
纳米技术的最新进展促使人们需要一种工具来精确地、非侵入性地操纵单个纳米物体。在可能的策略中,光学力已被广泛用于使纳米光镊能够以前所未有的精度捕获或移动样品。在这里,我们提出了一个架构,包括一个nanotip激发的等离子体涡流,使有效的动态控制纳米粒子在三维空间。由该结构产生的光场可用于操纵作用于用于照射该结构的光的总角动量的单个介电纳米颗粒。我们证明了可以稳定地捕获或迫使粒子从特定点发出光束,从而为纳米粒子操作和分选提供了一个新的平台。
2019-08-15 physics.app-ph physics.optics
Stable higher-charge vortex solitons in the cubic-quintic medium with a ring potential
本研究提出带环形折射率调制的三次-五次非线性介质模型,可捕获高拓扑荷稳定光学涡旋孤子,上支孤子完全稳定且满足反Vakhitov-Kolokolov判据,为低功率高涡量窄涡旋孤子制备提供可能。
2023-08-22 nlin.PS physics.optics
Hamiltonian derivation of the point vortex model from the two-dimensional nonlinear Schrödinger equation
本文从二维非线性薛定谔方程出发,在空间无限大强凝聚体背景下的亚音速分离涡的极限条件下,从哈密顿量的角度,对点涡模型进行了严格的推导。作为推论,我们首次高精度地计算了孤立基元Pitaevskii涡旋的自能。
2023-02-02 cond-mat.quant-gas math-ph math.MP