Negative optical torque on a microsphere in optical tweezers
我们表明，在光镊与椭圆偏振光束的光力场具有相反的旋向性为广泛的颗粒尺寸和最常见的配置。我们的方法是基于直接观察下的横向斯托克斯阻力的作用下的粒子的平衡位置，其旋转的光学扭矩的机械效应围绕光轴。我们发现与理论的总体协议，没有拟合，提供散光，这是单独的特点，包括在理论描述。我们的工作开辟了一条道路的捕获参数的表征，如微球的复折射率和光学系统的像散，从微球旋转角度的测量。
2019-01-27 physics.optics quant-ph
Gain-assisted optical tweezing of plasmonic and large refractive index microspheres
我们从理论上研究了增益功能化微球的光钳效应，在非傍轴机制中使用高度聚焦的单光束。利用光镊的Mie-Debye理论计算了作用在均匀和具有增益的核壳结构Mie微球上的光力。我们证明了光学增益在光学操作中起着至关重要的作用，特别是优化回复力，从而允许捕获大折射率和等离子体粒子。事实上，我们证明，可以捕获这样的粒子，这通常是不可能的情况下，被动介质，通过功能化它们与光学增益材料。我们表明，通过改变增益的值，这可以实现通过改变泵浦功率，一个不仅可以实现捕获，但也操纵的平衡位置的镊子粒子。总之，我们的研究结果为增益辅助光学力学开辟了新的途径，其中增益功能化系统可以促进等离子体纳米粒子的光学捕获和操纵，特别是在纳米粒子悬浮液和芯片上的自组装中具有潜在的应用。
2021-07-24 physics.optics
Single-beam dielectric-microsphere trapping with optical heterodyne detection
提出了一种利用外差探测技术悬浮测量微米级介质球三维位置的方法。两个径向自由度通过使透射通过微球的光与参考波前干涉来测量，而轴向自由度根据从微球表面反射的光的相位来测量。该方法将单光束光阱的简单性和可访问性与位移测量配对，该位移测量由捕获光的波长内在地校准，并且对杂散光具有特殊的免疫力。在所描述的系统中，可以获得径向自由度的$1.3\times10^{-13}\,\text{m}/\sqrt{\text{Hz}}$和轴向自由度的$3.0\times10^{-15} \, \text{m}/\sqrt{\text{Hz}}$的理论散粒噪声极限。在径向方向上测量的加速度噪声是$7.5\times10^{-5} \, (\text{m/s}^2)/\sqrt{\text{Hz}}$。
2018-02-05 cond-mat.mes-hall physics.ins-det physics.optics
All-optical sub-Kelvin sympathetic cooling of a levitated microsphere in vacuum
我们证明了激光捕获的微球的全光学共振冷却到亚开尔文温度，通过与反馈冷却的相邻颗粒的光学结合来介导。我们的研究为多粒子量子纠缠和悬浮光力学传感开辟了前景。
2022-10-04 physics.optics
Launch and capture of a single particle in a pulse-laser-assisted dual-beam fiber-optic trap
微球在光阱中的快速加载和操作对于微球在光机械和精密力传感等领域的应用具有重要意义。研究了微球在双光束光纤陷阱和脉冲激光束共同作用下的行为，发现微球可以在一定的空间范围内被有效捕获。根据计算的脉冲激光剥离能量阈值，导出了合适的发射脉冲宽度顺序。进一步分析了结构参数对发射过程的影响，包括脉冲激光光斑尺寸、束腰垂直位移和微球初始位置。研究结果对脉冲激光辅助光镊的优化设计具有指导意义。
2018-01-10 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Precise in situ radius measurement of individual optically trapped microspheres using negative optical torque exerted by focused vortex beams
提出一种利用聚焦涡旋光束的负光力矩测量光阱微球半径的新方法，通过Stokes拖曳力使微球离轴旋转，并结合Mie-Debye理论拟合数据，实现精确的原位半径测量及光学像差探测。
2023-12-28 physics.app-ph physics.optics
Slipping friction of an optically and magnetically manipulated microsphere rolling at a glass-water interface
利用磁旋转光镊结合明场显微粒子跟踪技术研究了浸没式磁性微球在玻璃-水界面上的滚动运动。将不同表面粗糙度的单个微球磁性旋转进出光阱以诱导滚动，沿着普通玻璃盖玻片或用聚乙二醇官能化的玻璃盖玻片。结果表明，微球在磁场作用下表现出非线性的动态滚动滑动运动，其运动特征表现为两个区域：在低转速下，微球沿表面自由滚动的速度与磁转速成正比增加;但是，在此情况下，旋转频率的进一步增加超过某一阈值揭示了向运动的急剧转变，在该运动中微球相对于外部磁场导致轧制速度降低。表面微球相互作用的位置上的阈值频率的影响提出和调查。类似的实验中，微球滚动，同时在光阱中滑动，结果一致。
2008-03-03 physics.bio-ph physics.flu-dyn physics.optics
Controllable Bistability in Dual-Fiber Optical Trap in Air
College of Advanced Interdisciplinary Studies, National University of Defense Technology（国防科技大学前沿交叉学院）；Nanhu Laser Laboratory, National University of Defense Technology（国防科技大学南湖激光实验室）
本研究通过调控激光功率和引入横向偏移，实现了双光纤光学陷阱中双稳态的可控消除，提升了位置稳定性和系统精度。
2025-11-25 physics.optics
Whispering-gallery modes promote enhanced optical backflow in a perforated dielectric microsphere
介质微球内部的光能流通常与光波矢同向。同时，如果微球中的光场与高质量空间本征模式（回音壁模式-WGM）之一共振，则在阴影半球中出现反向能量流区域。这一领域是相当大的实际利益，由于增加的光学捕获的潜力。在这封信中，我们考虑一个多孔微球与空气填充的单针孔沿粒径制造和数值分析的特点WGM激发在纳米结构的微球。针孔隔离了谐振模的能量回流区，将多孔微球变成了一个高效的光镊。首次揭示了在WGM共振时小孔中回流强度的多重增强现象，并讨论了其控制方法。
2021-12-30 physics.optics
Spatial Fano resonance of a dielectric microsphere impinged by a Bessel beam
考虑了Fano共振的一般概念，从而说明了这种空间共振的可能性。使用最近发现的解决方案的贝塞尔光束撞击介质球，我们分析了电磁场附近的微球具有不同的光学尺寸和介电常数值。我们从理论上揭示了空间Fano共振时的谐振模式的球干涉{量}非共振模式。这种共振导致一阶贝塞尔光束撞击球后的电场的巨大跳跃。电磁场的局部最小值明显远离微球的后边缘。然而，这是一个近场效应，我们证明了这一点。我们还表明，这种效果可以利用工程的亚微米光学陷阱与不寻常的和有用的属性。
2021-03-16 physics.optics
Scanning force sensing at $μ$m-distances from a conductive surface with nanospheres in an optical lattice
光阱介电纳米粒子在真空中的质心运动与其环境的解耦性非常好，这为测量微弱的亚牛顿力提供了一个强有力的工具。我们展示了一种方法来捕获和manuever纳米粒子的光学驻波的潜力所形成的逆反射激光束从金属镜面。通过将直径为$\sim 170$ nm的二氧化硅纳米颗粒从单光束镊子阱转移到驻波势中，我们可以可靠地将其定位在距离镀金硅镜表面几百纳米到几十微米的距离处。我们可以进一步扫描二维空间平行于镜面通过使用压电驱动镜。这种方法使三维扫描力传感近表面使用光学捕获的纳米粒子，有希望的高灵敏度扫描力显微镜，卡西米尔效应的测试，并在微米尺度上的引力平方反比定律的测试。
2021-03-05 hep-ex physics.optics quant-ph
Spectrally resolved resonant propulsion of dielectric microspheres
使用共振光力开辟了一种独特的方法，以大批量排序的微球谐振器具有更高的均匀性的谐振相比，在耦合腔结构获得的最好的半导体技术。在这项工作中，直接观察到的光谱响应的推进力施加在聚苯乙烯微球附近的锥形微纤维。测量是基于可调谐激光器和内部谐振之间的失谐的控制，在每个球的精度高于谐振的宽度。测量的推进力的光谱形状与微球中的回音壁模式共振有很好的相关性。证明了沿锥形推进的微球存在一个稳定的径向陷阱。在20 μm的微球中观察到的巨大的力峰与模型计算结果吻合得很好，表明了光动量的有效利用。
2015-02-23 physics.acc-ph physics.ins-det physics.optics
Inverse Microparticle Design for Enhanced Optical Trapping and Detection Efficiency in All Six Degrees of Freedom
针对悬浮光力学中亚微米粒子量子限制控制难题，提出结合电磁散射求解器与伴随方法的计算框架，逆向设计出优化的可打印微粒几何形状，显著提升了全六自由度的光学捕获与检测效率。
2025-07-14 physics.optics quant-ph
Confining photonic nanojet in a microwell on microsphere lens for highly efficient light focusing, signal amplification and quantitative detection
介电微球或微珠可以通过光子纳米喷射（PNJ）聚焦将光压缩到亚波长尺度。这使得其焦点内的光-物质相互作用强烈，并产生非凡的效果，如增强光发射，信号收集和各种其他应用。然而，关键的挑战存在于如何有效地和精确地将研究对象加载到PNJ聚焦的期望位置，并且随后精确地和可靠地测量感兴趣的场和信号。这种技术目前还没有。我们首次提出了一种独特的微孔装饰的微球透镜（u-井透镜），与一个半开放的微孔样品室直接制造的微球透镜的顶部。u-井透镜将PNJ限制在半开放的微孔中，并且允许以高效率和空间精度将单个微物体被动捕获到PNJ聚焦区域中。我们证明，不同尺寸的单个荧光微球可以容易地引入到指定位置，负载效率>70%，并产生可重复的增强荧光信号，其标准偏差优于可以定量测量的标准偏差。通过对u阱透镜光学特性的综合分析，揭示了场增强和收集效率对光学增强的协同作用。最后，我们采用这种特殊的微球透镜的荧光珠为基础的生物素浓度分析。结果表明，大大提高了灵敏度和检测限，打开了大门，其应用于高灵敏度和定量检测。
2021-07-07 physics.optics
Three-dimensional force-field microscopy with optically levitated microspheres
我们报告使用4.7- $μ$ m直径，光学悬浮，带电微球图像的三维力场上产生的Au涂层，微加工的硅梁在真空中的电荷分布。一个向上传播，单光束光学陷阱，结合干涉成像技术，提供了最佳的显微镜微球。在该演示中，可以使Si梁的Au涂覆表面与微球的中心接近${\sim}10~μ$ m，同时沿所有三个正交轴测量力，从而完全映射${\sim}10^6~μ$ m $^3$的总体积上的矢量力场。我们报告的力灵敏度为$(2.5 \pm 1.0) \times 10^{-17}~{\rm N / \sqrt{Hz}}$，在三个自由度的每一个，线性响应高达${\sim}10^{-13}~{\rm N}$。虽然我们讨论的情况下，映射静态电场使用带电的微球，预计该技术可以扩展到其他力场，使用不同的性能微球。
2019-02-08 cond-mat.mes-hall physics.ins-det physics.optics
Optical Levitation of Arrays of Microspheres
本研究提出可在真空中捕获25个以上无缺陷二维微球悬浮阵列的技术，实现各微球光势独立控制与运动同步成像，位移灵敏度低于1 nm/√Hz，可用于惯性传感、暗物质搜寻等领域。
2024-12-10 physics.optics
Fiber-based optical trapping of yeast cells as near-field magnifying lenses for parallel subwavelength imaging
微球透镜亚波长成像是一种很有前途的无标记超分辨率成像技术。使用活细胞来代替广泛使用的非生物微球透镜的兴趣越来越大。在这项工作中，我们展示了酵母细胞用于这种成像目的。利用基于光纤的光捕获技术，我们成功地捕获了一条酵母细胞链，并将它们带到成像对象附近。这些酵母细胞作为近场放大透镜工作，同时拾取每个细胞下纳米级物体的亚衍射信息，并将其投射到远场。100 nm特征的蓝光光盘可以通过每个单元以并行方式清晰地分辨，从而有效地增加成像视场和成像效率。本文的工作将有助于更先进的生物超透镜成像系统的进一步发展
2021-07-03 physics.bio-ph physics.optics
Theory of optical tweezing of dielectric microspheres in chiral host media and its applications
本文首次报道了嵌入手征介质中的球形电介质粒子光镊理论。我们开发了一个分波（米氏）展开计算的光学力作用在介质微球照射的圆偏振，高度聚焦的激光束。当选择与介质相同旋向的偏振时，轴向陷阱稳定性得到改善，从而允许高折射率粒子的镊子效应。当颗粒被外力离轴移位时，其平衡位置通过光学扭矩的机械效应绕光轴旋转。当考虑比波长大几倍的半径时，在手性主介质的存在下，光学扭矩和旋转角度都大大增强。在这个范围内，旋转的角度强烈地依赖于微球半径和主介质的手性参数，这两个参数的定量表征开辟了道路。可测量的角度预测，即使在自然发生的手性溶质的情况下，允许一种新的全光学方法，本地探测在纳米尺度的手性响应。
2020-09-25 physics.optics
Precision Thermo-Welding of Polymer Microspheres into Periodically Organized, Hybrid, Mechanically Rollable Coupled-Resonator Optical Waveguides
本研究通过热焊接聚合物微球构建周期性耦合谐振器光波导，实现多荧光内聚单元与双向光传输，为低成本集成光子器件提供新途径。
2025-04-07 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Optical trapping, manipulation, and 3D imaging of disclinations in liquid crystals and measurement of their line tension
我们展示了光捕获和操纵的缺陷和透明微球的双液晶（LC）。使用荧光共聚焦偏振显微镜观察粒子的三维指向矢场和位置。我们表明，可以通过使用光学捕获的胶体粒子或直接通过紧密聚焦的激光束操纵的向错。我们利用这种效应来测量向错的线张力。
2005-09-15 physics.optics
Optomechanics of Levitated Dielectric Particles
本文综述了近年来真空中光阱微球和纳米粒子的光力学研究工作，这些研究为宏观量子力学和超灵敏力检测提供了理想的系统。真空中的光学捕获粒子具有机械质量品质因数，因为它与热环境良好隔离。它的振荡频率可以通过改变捕获激光器的功率来实时调谐。此外，真空中的光学捕获粒子可以自由旋转，这是一种在箝位机械振荡器中不存在的独特性质。本文主要介绍了空气和真空中介质粒子的光阱研究现状，室温下介质粒子的布朗运动，布朗运动的反馈冷却和腔冷却。我们也将讨论利用光阱介电粒子来研究宏观量子力学和超灵敏力检测。应用范围从创建宏观薛定谔猫态，测试量子波函数的客观坍缩模型，测量卡西米尔力，搜索短程非牛顿引力，以检测引力波。
2013-08-21 physics.optics quant-ph
Haptic Manipulation of Microspheres Using Optical Tweezers Under the Guidance of Artificial Force Fields
使用光学镊子和触觉装置，具有直径范围从3到4 μ m（漂浮在流体溶液中）的微球被操纵，以便通过经由化学结合组装球体来形成耦合光学微谐振器的图案。为此目的，使用由触觉装置控制的XYZ压电扫描仪，将由激光束捕获的生物素涂覆的微球一个接一个地转向并化学附着到固定的链霉亲和素涂覆的球体（即锚定球体）。使用CCD相机检测场景中所有球体的位置，并使用势场方法生成每个操作球体的无碰撞路径。由于流体的粘性和人工势场而作用在被操纵颗粒上的力被缩放并通过触觉设备显示给用户，以在转向期间进行更好的引导和控制。此外，实现虚拟夹具，使得在结合阶段期间实现期望的接近角度和强度。我们的实验研究在虚拟和现实环境中与8个人类受试者表明，触觉反馈显着提高了用户的性能，减少任务完成时间，在转向过程中不希望发生的碰撞的数量，和绑定过程中的位置误差。据我们所知，这是第一次，触觉设备与OT耦合，以指导用户在光学操作任务，涉及转向和组装的微球，以构建耦合的微谐振器。
2007-07-23 physics.ins-det physics.optics
Search for non-Newtonian interactions at micrometer scale with a levitated test mass
我们报告了使用光学悬浮微球作为精密力传感器来寻找与质量耦合的非牛顿力，特征尺度为${\sim}10~μ$ m。被捕获在向上传播的单光束光镊中的二氧化硅微球被用来探测源自纳米制造的吸引子质量的相互作用，其中密度调制被带到微球附近并沿着周期性密度的轴驱动，以便激发振荡响应。得到了${\lesssim}10^{-16}~\rm{N}/\sqrt{\rm{Hz}}$的力敏度。分别搜索吸引力和排斥力的结果在一个新的Yukawa相互作用的$|α| \gtrsim 10^8$的$λ> 10~μ$ m的约束。这是第一次测试平方反比定律使用光学悬浮的测试质量的尺寸相当于$λ$，一个互补的方法相比，更成熟的技术受到不同的一套系统的影响。
2021-10-26 hep-ex physics.ins-det physics.optics
Optical tweezers absolute calibration
光镊是一种多用途的中性微粒激光陷阱，在物理学和单分子细胞生物学中有着重要的应用。力测量是通过将刚度响应转换为被捕获的透明微球的位移来进行的，该微球用作力传感器。通常，校准是间接的，通过与流体阻力进行比较。这可能会导致相当大的差异因素。简要回顾了过去15年来在绝对校准方面取得的进展。在这里，我们克服了它的最后一个主要障碍，一个理论高估的峰值刚度，在最广泛的应用范围内，我们进行实验验证。这种差异可以追溯到光学系统的初级像差的影响，现在已经包括在理论中。所有所需的实验参数都很容易获得。散光，主要的影响，是通过分析聚焦激光光斑的反射图像，适应经常采用的视频显微镜技术来测量。结合界面球差，它揭示了一个以前未知的窗口不稳定的陷阱。与实验数据的比较导致误差条内的整体协议，没有拟合，对于广泛的微球半径，从瑞利制度的射线光学，不同的偏振和捕获高度，包括所有常用的参数域。除了信号光镊操作的第一原理理论理解，结果可能会导致改进的仪器设计和实验控制，以及扩展的适用范围，允许可靠的力测量，原则上，从毫微微牛顿到毫微牛顿。
2014-06-27 physics.ins-det physics.optics
Probing the optical chiral response of single nanoparticles with optical tweezers
本研究提出基于光镊的手性颗粒分选方案，利用圆偏振光的对映选择性捕获及斯托克斯曳力引发的质心旋转实现手性检测，可用于溶液颗粒对映选择与单微球手性参数表征。
2020-06-06 physics.optics
Tailoring bistability in optical tweezers with vortex beams and spherical aberration
本文通过紧聚焦涡旋激光束实现双稳态光阱，结合Debye非傍轴描述与Mie散射建立理论模型，并利用球差精细调控轴向、双稳态和轨道态，为随机热力学应用提供了新的实时可控光力场参数。
2023-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech physics.optics
Self assembly of microparticles in stable ring structures in an optical trap
在由高阶光束或全息图投影到捕获体积中产生的光学力的影响下的微粒自组装是众所周知的。在本文中，我们报告了一个环的相同的微球（每个直径为1.1 $μ$米）在传统的单光束光镊与通常的TEM $_{00}$高斯光束耦合到一个样品室具有驻波几何形状的盖玻片和载玻片的自发形成。不同的实验参数对环形成的影响进行了广泛的研究。实验观测得到了基于前向和后向传播高斯光束的平面波分解的理论模拟的支持。环形图案被证明是由于几何像差所产生的使用高数值孔径显微镜物镜聚焦到分层介质中的高斯光束。研究发现，分层介质的厚度和驻波几何形状本身在形成稳定的环形结构中起着关键作用。这些结构可用于光学结合的研究，以及光阱中细胞之间的生物相互作用。
2012-02-15 physics.optics
Microspherical photonics: Giant resonant light forces, spectrally resolved optical manipulation, and coupled modes of microcavity arrays
本论文研究了介质微球的新型共振推进技术，其目标是对具有相同共振的微球进行分选，这对于发展微球光子学至关重要。首先，通过将锥形微光纤固定在机械坚固的平台中来开发渐逝场耦合器。锥形是通过化学蚀刻技术获得的。使用这些平台，WGM的模态数，耦合制度和品质因数确定为各种球，并与理论进行比较。其次，研究了WGM共振均匀性优于0.05%的球构成的光子分子的光谱特性。结果表明，不同空间构型的耦合腔在光纤传输谱中呈现出相对稳定的模式分裂图样，可以作为区分这种光子分子的光谱特征。第三部分是微球所受巨共振推进力的研究。在具有足够大直径的聚苯乙烯球的悬浮液中观察到这种效应。通过集成用于单个球体操作的光镊，精确地控制了每个球体中的可调谐激光器和WGM之间的波长失谐。在实验中直接证明了光学力的共振增强。光谱的形状，位置和所观察到的推进力峰值的幅度解释了共振条件下的光动量的有效转移到微球。共振力的峰值接近动量守恒的总吸收极限。研究了球在推进过程中的横向运动，证明了稳定径向陷阱的存在。巨大的共振推进力可用于大规模分选微球，具有非均匀的共振特性。
2015-09-03 physics.acc-ph physics.atm-clus physics.optics
Photonic Nanojets in Optical Tweezers
光子纳米喷射由于其亚波长的分辨率可以增强探测和与物质的相互作用，在超显微镜领域有着潜在的应用前景，十年前就引起了人们的关注。对于这些正在开发中的新应用，球体的光学捕获充当采用光子纳米喷射的理想框架。在本研究中，我们产生的纳米射流，通过使用高度聚焦的入射光束，在传统的平面波。该方法继承了光学捕获的优点，特别是对于细胞内应用，微球在光束传播轴上处于平衡状态，并在空间中任意定位。此外，由于光学散射力，当球体处于平衡时，其中心相对于入射光束的焦点移动。然而，当系统与涉及光镊的配置处于稳定平衡时，不能形成光子纳米喷射。为了克服这个问题，我们采用了双光镊的非正统配置，涉及两个共线和共同传播的光束，其精确定位将打开/关闭的光子nanojets，从而提高光子nanojets的适用性。
2015-03-17 physics.optics
Realizing microrheological response of configurable viscoelastic media with a dynamic optical trap
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）
本文通过动态光学陷阱实现可配置粘弹性介质，系统调节粘弹性参数，验证了其在单松弛粘弹性流体中的微流体响应，并扩展至双松弛介质和活性环境。
2026-06-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.optics
Controlling dispersion forces between small particles with artificially created random light fields
激光束的适当组合可以用来用“光镊”捕获和操纵小颗粒，以及在颗粒之间诱导显著的“光学结合”力。这些相互作用力通常是强各向异性的，这取决于外部场的干涉景观。这是在对比熟悉的各向同性，几何不变，范德华力，并在一般情况下，Casimir-Lifshitz中性体之间的相互作用所产生的随机电磁波所产生的平衡量子和热涨落。在这里，我们表明，理论和实验，小胶体颗粒之间的色散力也可以诱导和控制使用人工创建的波动光场。利用光镊作为测量仪器，我们提出了实验证据的预测各向同性吸引相互作用的电介质微球诱导的激光产生的，随机光场。这些光诱导的相互作用开辟了一条道路，以可调的强度和范围在胶体系统中的相互作用的控制的几何不变。
2015-01-22 cond-mat.soft physics.optics
Synchronization of spin-driven limit cycle oscillators optically levitated in vacuum
我们探索，实验和理论上，出现的相干耦合振荡和同步之间的一对非厄米，随机，光机械振荡器，悬浮在真空中。每个振荡器由一个聚苯乙烯微球组成，被困在一个圆偏振的，反向传播的高斯激光束中。非保守的，方位角的力量，来自不均匀的光学自旋，推动微观粒子的热力学平衡。对于中等的光功率，每个粒子都表现出轨道循环的趋势。最初，它们的随机运动是弱相关的。随着功率的增加，轨道环流的趋势加强，粒子的运动变得高度相关。最后，向心力克服光学梯度力和振荡器进行集体霍普夫分岔。当激光功率超过这个阈值时，会出现一对极限环，这对极限环由于弱的光学和流体动力学相互作用而同步。原则上，这种非厄米元素的阵列可以排列，为光机拓扑材料或可能的经典时间晶体铺平道路。此外，在悬浮光力学中制备同步态可能会导致新的和强大的传感器或替代路线的宏观物体的纠缠。
2023-03-28 physics.optics
Cooling the optical-spin driven limit cycle oscillations of a levitated gyroscope
与非均匀光自旋角动量相关的非保守的方位力在光阱中起着关键作用。有趣的是，双折射微球可以在超高真空中的圆偏振光阱中稳定悬浮并快速旋转，而各向同性球体通常不稳定并被排出，即使在相对适度的压力下。在这里，我们表明，这一明显的关键悖论的决议在于在取向平均的形式，有效的力作用于旋转的双折射粒子。特别地，有效方位分量被严重抑制并且高度非线性。因此，非保守效应即使不完全，也会受到强烈抑制。他们的影响是明显的，只有在非常低的压力下，我们观察到的噪音，纳米尺度的极限环或轨道的形成。最后，我们将展示如何参数反馈可以合成一种形式的耗散，必要的保存极限环振荡，而不引入额外的热波动。这允许制备具有毫开尔文量级的有效温度的高度相干的自持振荡。通过旋转的非球形粒子的材料结构来定制方位角旋转力为超稳定光学转子的设计开辟了新的机会。此外，我们已经表明，独特的配置文件的方位角的力量，在这项工作中的特点，允许形成纳米尺度的极限环，可以稳定和冷却。原则上，这种方法可以使极限环冷却到量子状态，允许量子同步的实验实现，或纠缠介观体的替代方法。
2022-04-14 physics.optics
Unveiling the coupling of single metallic nanoparticles to whispering-gallery microcavities
回音壁模式谐振器承载多个被捕获的窄带循环光学谐振，其在量子电动力学、光学力学和传感中找到应用。然而，介质微球的球对称性和低场泄漏使得利用远场辐射探测其高质量的光学模式变得困难。即便如此，耦合到谐振器的金属纳米颗粒（MNP）的局部场增强可以将光学远场和有界腔模式连接起来。在这项工作中，我们使用扫描透射电子显微镜中的电子束光谱研究了回音壁模式和MNP表面等离子体之间的相互作用，具有纳米空间分辨率。我们表明，画廊模式诱导的纳米粒子等离子体激元的选择性光谱范围内，此外，它们的偏振可以控制的MNP的诱导偶极矩。我们的研究证明了一个可行的机制，有效地激发高品质因数的回音壁模式，并在光学传感和光操纵的应用潜力。
2022-01-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Robust Orbital Angular Momentum Transfer Using Low-Cost Diffractive Optics
SECIHTI - Centro de Investigaciones en Óptica, A.C.（光学研究中心）；Tecnologico de Monterrey（蒙特雷理工学院）；Facultad de Ingeniería, Universidad Autónoma de San Luis Potosí（圣路易斯波托西自治大学工程学院）；Centro de Investigaciones en Óptica, A.C.（光学研究中心）
该研究利用印刷在醋酸基底上的低成本静态二元全息图，实现了光镊中稳健的轨道角动量传递，构建了适用于多领域的结构化光操控平台。
2026-08-20 physics.optics
Hydrodynamic Insight Drives Multimodal Light_Field Dynamics via Streamline Engineering
该研究将光场视为能量流体并通过工程化 Poynting 矢量流线定制传播动力学，实验验证其可用于精密三维光操控与稳健自由空间通信。
2025-07-27 physics.optics
