Plasmon Coupling Induced Photon Scattering Torque
具有生物相容性的金纳米粒子在生物传感、医学诊断、癌症治疗等生物医学研究中显示出巨大的优势。生物分子甚至可以用激光镊子操纵，光学捕获的Au纳米粒子作为手柄。在这封信中，光学散射扭矩所产生的耦合金纳米粒子的圆偏振光驱动的理论。耦合的等离子体共振模式通过光散射增强了从光子到Au纳米颗粒二聚体和三聚体的角动量转移，这不会带来任何光加热副作用。在纳米结构上产生的光学扭矩高度依赖于结构中的等离子体激元耦合。从散射光子到纳米结构的角动量转移效率可以达到200%左右。结果表明，耦合等离子体纳米颗粒低聚物是有前途的候选人，以构建可应用于生物医学应用的光驱动旋转纳米马达。
2021-11-17 physics.optics
Symmetry and the generation and measurement of optical torque
当电磁角动量通过散射从捕获光束转移到被捕获粒子时，在光阱中产生光矩的关键因素是散射粒子和捕获光束的对称性。我们讨论了这种对称性对光镊中光矩的产生和测量的影响，以及由此产生的光驱动微机械设计的一般原则。
2008-12-10 physics.optics
Optical measurement of microscopic torques
近年来，在微观水平上测量力的兴趣有了爆炸性的发展，例如在活细胞内，以及在这个尺度上使用光学捕获的粒子作为探针的流体和悬浮液的性质。下一步将是测量扭矩和相关的旋转运动。这将允许在非常小的尺度上进行测量，因为不需要平移运动。它还可以提供将静止的非旋转粒子保持在适当位置的力的绝对测量。作用在光学捕获的微观双折射颗粒上的激光诱导扭矩可用于这些测量。在这里，我们提出了一种新的方法，简单，鲁棒，准确，同时测量的激光捕获的双折射粒子的旋转速度，和作用在它上面的光转矩，通过测量光的角动量的变化，从通过粒子。这种方法不依赖于颗粒的大小或形状或激光束的几何形状，也不依赖于周围介质的性质。这可以允许在微观尺度上精确测量粘度。
2003-08-28 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
Optically Levitated Nanodumbbell Torsion Balance and GHz Nanomechanical Rotor
悬浮光力学在精密测量、热力学、宏观量子力学和量子传感等方面具有巨大的应用潜力。在这里，我们合成和光学悬浮二氧化硅纳米哑铃在高真空。利用线偏振激光，我们观察了真空中光悬浮纳米钟的扭转振动。线性偏振的光学镊子提供恢复扭矩以限制纳米哑铃的取向，类似于为卡文迪什扭秤中的悬浮铅球提供恢复扭矩的扭力线。计算结果表明，它的扭矩检测灵敏度可超过目前最先进的扭秤几个数量级。悬浮纳米钟扭秤天平为观测卡西米尔力矩和探索最近提出的引力的量子性质提供了难得的机会。利用圆偏振激光驱动直径为170 nm的纳米钟旋转超过1~GHz，这是迄今为止实现的最快的纳米机械转子。我们的计算表明，较小的二氧化硅纳米钟可以维持超过10 GHz的旋转频率。这种超快旋转可以用来研究材料特性和探测真空摩擦。
2018-04-18 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Equilibrium positions of optically-trapped single-crystal uniaxial calcite
本研究展示了光镊对无双折射对称轴的方解石单晶在三维平移和旋转自由度上的控制，基于感应极化与入射电场相互作用的扭矩模型，确定了晶体在平衡状态下的位置，计算结果与实验观察一致。
2025-07-01 physics.optics
Stability and dynamics of optically levitated dielectric disks in a Gaussian standing wave beyond the harmonic approximation
本文对半径为$2~μ\text{m}$、折射率为$n=1.45$和$n=2.0$的介质圆盘以及半径为200 nm、折射率为$n=1.45$的介质圆盘在高斯驻波中所受的力和力矩进行了理论分析。的力和扭矩的计算进行了分析和数值计算，使用离散偶极子近似方法。除了谐波项之外，势能中的三阶平移-旋转耦合项在描述瑞利极限之外的圆盘动力学时是重要的和必要的考虑因素。耦合项是圆盘耦合有限扩展到高斯和驻波几何光束的结果。最受耦合项影响的自由度的动态表现出几个边带的功率谱密度证明。模拟结果表明，对于高斯光束腰的$1-4~μ\text{m}$的光盘保持稳定的捕获。
2020-08-19 physics.optics
Electrically Driven, Optically Levitated Microscopic Rotors
我们报告的电驱动旋转的$2.4~μ$ m半径，光悬浮电介质微球。电场用于将扭矩施加到微球的永久电偶极矩，而角位移通过检测透射通过微球（MS）的光的偏振状态的变化来测量。这种技术能够实现比以前用纯光学装置实现的更大的控制，因为电扭矩的方向和大小可以任意设置。我们测量从旋转电场中释放的微球的自旋下降，偶极子相对于场的瞬时方向的谐波运动，以及驱动电场和MS的偶极矩之间的相位滞后，由于残留气体的阻力。我们还观察到陀螺进动的MS时，旋转轴的驱动场和微球的角动量是正交的。这些观测结果与运动方程在数量上是一致的。由电驱动器提供的控制能够精确测量微球特性和扭矩，以及用于解决光学悬浮颗粒的角动量方向的方法。
2019-08-24 physics.class-ph physics.optics
Near-field GHz rotation and sensing with an optically levitated nanodumbbell
本文在真空中光学悬浮近表面二氧化硅纳米哑铃，实现 GHz 旋转、高灵敏扭矩检测及超衍射近场强度探测，并展示检测 Casimir 扭矩的潜力。
2023-01-25 physics.optics quant-ph
Optical application and measurement of torque on microparticles of isotropic nonabsorbing material
我们展示了如何能够可控地旋转或对齐微观粒子的各向同性非吸收材料在TEM 00高斯光束陷阱，同时测量所施加的扭矩，使用纯光学手段。这是一种简单而通用的旋转方法，只需要粒子沿一个方向伸长。因此，该方法可用于旋转或排列各种自然存在的颗粒。测量所施加的扭矩的能力使得能够使用这种方法作为定量工具-基于力测量的光镊的旋转等效物。除了对生物样品的旋转具有特殊价值外，这种方法也适用于光学驱动微机械的发展。
2003-09-30 physics.optics
Optical forces and torques exerted on coupled silica nanospheres: unexpected effects due to the multiple scattering
光耦合纳米粒子在光照射下会受到多种电磁力的作用。一般来说，通常假设两种力：使它们相互吸引/排斥的约束力和推动系统向前的散射力。切向力和轨道扭矩也可以被诱导以使二聚体与电场对准。在这项工作中，新的自由度被发现的二氧化硅纳米球的二聚体的照明下与线性偏振平面波。结果对任意的中尺度系统具有普遍的有效性：光的多次光的散射引起意外的扭矩和不平衡力。这些力矩包括自旋对整个系统运动的贡献。这些结果得到了以前工作的支持，并为纳米器件和纳米旋转器的工程设计铺平了道路。任何基于中尺度光子学的应用都应该考虑到这里预测的新运动。
2018-08-14 physics.optics
Low-coherence digital holographic microscope with Fizeau interferometer
提出一种基于菲佐干涉仪和低相干光源的新型数字全息显微镜，利用偏振相移方法实现光滑与粗糙物体的定量无散斑成像，并具备深度层析能力。
2023-06-21 physics.optics
Negative optical spin torque wrench of a nondiffracting non-paraxial fractional Bessel vortex beam
吸收瑞利介质球在无衍射非傍轴分数贝塞尔涡旋光束中受到自旋力矩的作用。在偶极近似下利用电场的辐射修正计算了轴向和横向辐射自旋力矩分量。特别强调的是，以及改变拓扑电荷和光束的半锥角的偏振。当光束阶数为零时，轴向自旋力矩分量消失。然而，当光束阶数变成一个实数正数时，涡旋光束会产生左手（负）轴向自旋力矩，因为球体从光束中心偏离轴向移动。结果表明，无衍射非傍轴分数贝塞尔涡旋光束能够诱导任意放置的瑞利吸收球发生自旋反转，在粒子操纵、光镊旋转、光学牵引光束、光学工程超材料设计等方面具有潜在的应用前景.
2016-05-30 physics.optics
Optimal nanoparticle forces, torques, and illumination fields
共振亚波长散射体的普遍性质是它们的光学横截面与平方波长$λ^2$成比例，而不管它们是等离子体纳米颗粒、二能级量子系统还是RF天线。最大横截面是\emph{incident field}的固有特性：具有无限功率的平面波可以分解为具有与$λ^2$成比例的有限功率的多极阶。在这篇文章中，我们确定$λ^2/c$和$λ^3/c$作为类似的力和扭矩常数，推导出一个更一般的二次散射通道框架的上限，光学力和扭矩的任何照明领域。这个框架也解决了反向问题：计算全局最优的“全息”入射光束，为一个固定的散射体收集。我们分析的结构和入射场接近的边界，波长尺度的机构表现出丰富的散射通道之间的相互作用，我们表明，球对称结构是禁止达到平面波力/力矩的界限。该框架应该能够实现用光对纳米颗粒的最佳机械控制。
2018-12-21 physics.optics
Rotational dynamics of optically trapped polymeric nanofibers
报道了聚合物纳米纤维的光捕获及其旋转动力学特性。本文提出了一种利用对称线偏振高斯光束倾斜被困光纤，对聚合物光纤施加扭矩的方法。旋转频率高达10赫兹的测量，这取决于捕获功率，光纤长度和倾斜角。在不同的捕获配置的实验旋转频率与计算的基础上，通过T矩阵形式主义的线性纳米结构的光学捕获和旋转的比较，准确地再现测量数据，提供了一个全面的描述的捕获和旋转动力学。
2009-07-13 physics.optics
Multilayer volume holographic gratings from Bayfol HX: light and neutron optical characteristics
本文研究了Bayfol HX光聚合物中双层体全息光栅的光学特性，发现其对光折射率调制显著，但中子光学性能中等，并探讨了改进方向。
2023-04-06 physics.optics
Optical forces and torques in non-uniform beams of light
椭圆偏振光束中的自旋角动量在光阱中起着几个值得注意的作用。它对非均匀光束中的线动量密度有贡献，从而对施加在被照射物体上的辐射压力有贡献。它可以转换成轨道角动量，因此即使在光学各向同性物体上也可以施加扭矩。此外，它的旋度对力和力矩都有贡献，而没有自旋到轨道的转换。我们通过跟踪椭圆偏振光镊中扩散的胶体球来实验证明这些效应。一簇一簇的球体围绕着光束的轴线确定性地旋转。相比之下，一个单一的球体，经历随机布朗涡旋循环，映射出光学力场。
2011-12-19 cond-mat.soft physics.optics
Optomechanical Levitation and Control of High Aspect Ratio Silicon Nanorods
King’s College London（伦敦国王学院）；University of Glasgow（格拉斯哥大学）；Kelvin Nanotechnology, University of Glasgow（凯尔文纳米技术，格拉斯哥大学）
该研究实现了高纵横比硅纳米棒的光悬浮与控制，可调节其振荡频率、施加光扭矩，为精密扭矩传感及量子物理测试提供新平台。
2026-08-11 physics.optics
Nonlinearity-induced optical torque
提出通过非线性光散射将角动量转移给无吸收粒子的新机制，微观对称性破缺导致非线性负光学力矩，并可通过共振介电纳米结构验证。
2022-10-08 nlin.CD physics.optics
Optical forces and torques on eccentric nanoscale core-shell particles
小颗粒的光学捕获和操纵是在微尺度上探测流体性质的重要工具。特别是，微流变学利用微米级颗粒的操纵和旋转来探测局部粘度，特别是在这些特性可能作为其局部环境的函数而被扰动的情况下，例如在细胞附近。为此，双折射颗粒很有用，因为它们可以使用光学感应力和扭矩容易地控制，从而用于探测其局部环境。然而，可以在双折射颗粒中引起的光学扭矩的大小是小的，并且是颗粒直径的函数，这意味着在比微米级小得多的长度尺度上不能容易地探测旋转流。在这里，我们展示了模型，表明偏心球形核壳纳米粒子可以用来产生相当大的光学扭矩。偏心率是堆芯中心偏离壳体的结果。结果表明，对于直径为90~ 180 nm的颗粒，我们可以获得超过800 Hz的旋转速率。这填补了在具有光学力的微粒的旋转中缺失的尺寸间隙。我们可以旋转的粒子的直径几乎比迄今为止成功旋转的最小双折射粒子小一个数量级。因此，偏心核壳纳米粒子的旋转对生物光子学做出了重要贡献，并为纳米级环境中的流变学创造了新的机会。
2021-03-11 physics.optics
Second-harmonic generation from an optically levitated KTP nanocrystal in vacuum
Shanxi University（山西大学）
研究在真空中光悬浮磷酸钛氧钾（KTP）纳米晶体并探究其二次谐波产生特性，利用光悬浮系统的高信噪比环境，激光既用于悬浮又作基波，证明光扭矩可控制纳米晶体取向，为真空非线性光学研究开辟新途径。
2026-10-23 physics.optics
An approach for improving the distorted structured light in holographic optical tweezers
针对全息光镊中结构光易畸变导致操控性能下降的问题，本研究通过理论分析、数值模拟与实验测量验证畸变规律，并提出一种有效校正结构光畸变的方法，为提升光镊操控性能提供了途径。
2025-02-11 physics.optics
Optical trapping of a cube
光学驱动的微机械的成功开发和优化将大大提高的能力，计算模型的光学力和扭矩施加到这样的设备。原则上，这可以通过计算这种器件的光散射特性来完成。然而，虽然快速方法存在的球体和轴对称粒子的散射计算，光学驱动的微机械几乎总是更复杂的几何形状。幸运的是，这种微机械通常具有高度对称性，通常是离散的旋转对称性。目前许多光学驱动微机械的设计也是关于平面镜像对称的。我们展示了如何使用这种对称性来减少数量级所需的计算时间。类似的改进也可以用于其他高度对称的物体，例如晶体。我们证明了这种方法的有效性，通过建模的光捕获的立方体，并表明，即使是简单的形状可以作为光学驱动的微机械。
2007-02-06 physics.optics
Depth Profile of Optically Recorded Patterns in Light-Sensitive Liquid Crystal Elastomers
研究了光敏偶氮苯掺杂的液晶弹性体（LCE）的非线性吸收和光漂白过程。用两束交叉的紫外激光在该材料上记录了一维全息光栅，并分析了光栅在布拉格峰附近衍射效率的角度依赖性。这些测量给出了反式至顺式异构化进展到样品中的深度作为UV照射时间的函数的信息。使用一个数值模型，考虑到写入光束的传播和速率方程的局部浓度的吸收反式构象，我们计算了预期的空间分布的反式和顺式构象和相应的布拉格衍射峰的形状为不同的照射剂量。由于顺式构象的残留吸收，记录的深度随时间的推移而变化，并且受到从顺式构象到反式构象的热弛豫的限制。
2011-07-26 physics.optics
Dielectric Metasurfaces for Complete and Independent Control of Optical Amplitude and Phase
超表面是光学上薄的超材料，其承诺完全控制光的波前，但主要用于仅控制光的相位。在这里，我们提出了一种方法，简单的概念和实践中，使用具有不同程度的形式双折射和旋转角度的元原子，以创建高效率的电介质超颖表面，控制在一个或两个频率的光学振幅和相位。这开辟了计算机生成全息术的应用，允许忠实地再现目标全息场景的相位和振幅，而无需仅相位全息术中所需的迭代算法。我们展示了全电介质超颖表面全息图的振幅和相位的独立和完整的控制，同时在两个光学频率，以产生二维和三维全息对象。我们发现，相位振幅超表面使一些功能无法实现的相位全息，这些包括创建无伪影的二维全息图像，编码相位和振幅分布分别在物平面，编码强度分布在超表面和物平面分别，并控制三维全息对象的表面纹理。
2019-09-05 physics.optics
6 GHz hyperfast rotation of an optically levitated nanoparticle in vacuum
我们报告了一个实验观察的破纪录的超高旋转频率约6 GHz的光悬浮纳米粒子系统。我们用高数值孔径（NA）的物镜在重力方向上光学捕获纳米颗粒，这在补偿散射力和电泳力对陷阱的影响方面显示出显著的优势，特别是在中等压力（约100 Pa）下。这使我们能够在不使用反馈冷却的情况下从大气压到低压（$10^{-3}$ Pa）捕获纳米颗粒。我们测量的最高旋转频率约为4.3 GHz的被困纳米粒子没有反馈冷却和6 GHz的旋转与反馈冷却，这是迄今为止报道的最快的机械旋转。我们的工作提供了有用的指导，有效地观察超高速旋转的光学悬浮系统，并可能会发现各种应用，如超灵敏的扭矩检测，探测真空摩擦，并测试非常规的退相干理论。
2021-04-25 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Trochoidal trajectories of self-propelled Janus particles in a diverging laser beam
我们描述了具有金属和电介质面的胶体Janus粒子，其在散焦光镊照射下剧烈游动而不消耗任何化学燃料。这些光学激活的胶体游泳者不是随机游动，而是在光束中来回循环，描绘出蜿蜒的玫瑰花图案。我们提出了一个模型，这种模式的光激活的运输，占所观察到的行为，通过结合自热泳和光致扭矩。在确定性的限制，这个模型产生的轨迹，类似玫瑰花曲线称为次摆线。
2016-09-06 cond-mat.soft physics.optics
Optically driven ultra-stable nanomechanical rotor
纳米机械装置已经吸引了越来越多的跨学科研究团体的兴趣，因为它们可以用作各种物理量的高灵敏度传感器。对这些系统的精确控制有助于物理基础实验的进行。在这里，我们证明了一个光学捕获的硅纳米棒，设置成在MHz的频率旋转，可以锁定到一个外部时钟，转换的时间标准的属性，以棒的运动与显着的频率稳定性$f_{\rm r}/Δf_{\rm r}$的$7.7 \times 10^{11}$。虽然这个周期性驱动的转子的动力学一般可以是混乱的，我们推导并验证，稳定的极限环存在于一个令人惊讶的宽参数范围内。原则上，这种鲁棒性应使即使在室温下也能以优于0.25zNm的灵敏度测量外部扭矩。我们表明，在稀释气体中，实时相位测量锁定纳米棒的压力值的灵敏度为0.3%。
2017-11-21 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Single-exposure holographic 3D printing via inverse-designed phase masks
University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；University of Utah（犹他大学）
该研究提出了一种单次曝光全息三维打印方法，利用逆向设计的相位掩模和优化树脂配方，实现高吞吐量的3D打印，适用于微光学组件和生物医学支架等精密工程系统。
2026-01-29 physics.optics
Optical alignment and spinning of laser-trapped microscopic particles
通过将角动量从光转移到材料，吸收微观粒子的光致旋转提高了光学驱动微机械的可能性。利用椭圆偏振激光束或具有螺旋相位结构的光束观察到了这种现象。但是，由于过热和不必要的轴向力，在这样的实验中很难开发高功率，将可实现的旋转速率限制在几赫兹。这个问题原则上可以通过使用透明粒子来克服，通过Beth在1936年首次观察到的机制来转移角动量，当时他报告了由于透射光的偏振变化而在石英波片中产生的微小扭矩。在这里，我们表明，光扭矩可以诱导微观双折射方解石颗粒举行的光镊。根据入射光束的偏振，粒子要么与偏振平面对齐（因此可以旋转指定的角度），要么以恒定的旋转频率旋转。由于这些微观粒子是透明的，它们可以在非常高的功率下保持在三维光阱中而无需加热。我们已经观察到超过350赫兹的旋转速率。
2003-08-29 physics.optics
Dynamics of optically directed assembly and disassembly of plasmonic nanoplatelet arrays
基于纳米颗粒的光学物质的研究只考虑了球形成分。然而，具有其他形状的纳米颗粒预计具有不同的局部电磁场分布，因此与光学物质阵列中的邻居相互作用。因此，人们会期望它们的动态也不同。我们研究了有序阵列的等离子体纳米片在光学线阱中的定向组装，通过全息光束整形改变相位梯度来展示阵列的可重构性。与等离子体纳米球相比，纳米片上较弱的梯度力和由此产生的较慢的运动允许精确研究它们的组装和分解动力学。在间隔数百纳米到几微米的颗粒之间检测到时间和空间相关性。电动力学模拟揭示了多极等离子体激元模式，诱导短距离（近场）和较长范围的电动相互作用的存在。这些相互作用导致了强相关性和观察到的非均匀动力学。我们的发现展示了通过利用多极等离子体模式之间的干涉来产生复杂的可寻址光学物质的新机会，并创造了新的有源光学技术。
2018-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.optics
Optimal displacement detection of arbitrarily-shaped levitated dielectric objects using optical radiation
Swansea University（斯旺西大学）；Northwestern University（西北大学）
提出基于Fisher信息的方法，实现任意形状悬浮介电物体的最优位移检测，并通过与球形粒子方法对比验证，分析了高纵横比盘状和棒状物体的检测极限。
2026-07-01 physics.optics quant-ph
Embedding defect sites into hexagonal nondiffracting wave fields
我们提出了一种非常有目的的技术，通过使用适当设计的无衍射光束，光学诱导周期性光子晶格富含负缺陷的网站。由于两个或多个具有适当相互空间频率关系的无衍射光束的干涉反过来又再现了无衍射光束，因此我们熟练地将六边形光束和贝塞尔光束叠加以创建所需的无衍射缺陷光束。所提出的波长无关技术在结构可扩展性方面具有最大的通用性，并且对光敏介质没有任何特定要求。此外，该技术是很容易转移到所有的图案形成的全息方法一般和它的应用是非常合适的，例如在粒子以及原子捕获领域。
2013-05-29 physics.optics
Experimental optical trapping of microparticles with higher order Frozen Waves
在这项工作中，我们使用全息光镊光学捕获具有高阶冻结波的微粒。冻结波是抗衍射光束，通过叠加具有相同频率和阶数的共同传播贝塞尔光束获得，从而获得其形状的有效建模。在此基础上，我们开发了一种用于产生冻结波的全息光镊系统，并且有可能以稳定的方式创建陷阱，用于捕获和引导横向平面中的微粒。实验结果表明，利用高阶冻结波可以获得良好的光阱稳定条件。这些结果表明，冻结波在光囚禁和引导粒子方面具有广阔的应用前景，在生物学研究、原子物理学和利用轨道角动量结构光进行光学操纵等方面具有重要的应用价值。
2022-09-05 physics.ins-det physics.optics
Towards efficient modelling of optical micromanipulation of complex structures
电磁散射和光散射的计算方法可用于计算光学力和力矩。由于被光学捕获或操纵的典型粒子的尺寸在波长的量级上，因此诸如几何光学或瑞利散射之类的近似方法是不适用的，并且必须求助于麦克斯韦方程组或矢量亥姆霍兹方程的解。传统上，这种解决方案只适用于最简单的几何形状;现代计算能力使更一般的快速解决方案-但仍然简单-几何形状，如轴对称，均匀和各向同性散射体。然而，光学驱动的微机械必然需要更复杂的几何形状，因此它们的计算建模仍然处于具有挑战性的计算问题领域。我们审查我们的进展，有效的计算建模的光镊和微操作，包括捕获和操作的复杂结构，如光学微机械。特别是，我们认为利用对称性的建模等设备。
2006-07-26 physics.comp-ph physics.optics
Photorefractive and computational holography in the experimental generation of Airy beams
在本文中，我们提出了实验产生的艾里光束通过计算和光折变全息。实验产生的艾里光束使用传统的光学元件提出了几个困难，实际上是不可行的。因此，艾里光束的光学产生已经从在空间光调制器中实现的计算机生成的全息图的光学重构中完成。在光折变全息技术中，艾里光束的全息图是在非线性光折变介质中用光学方法构造（记录）和再现（读出）的。利用光折变Bi_{12} TiO_{20}晶体作为全息记录介质，通过计算全息和光折变全息装置实现了艾里光束的实验研究。实验上得到的艾里光束和艾里光束列阵与理论预言的结果一致，在光阱和光通信系统中具有良好的应用前景。
2015-11-06 physics.optics
Universal metasurfaces for complete linear control of coherent light transmission
超颖表面和光学纳米结构的最新进展使得能够利用光学薄器件对入射光进行复杂控制。然而，迄今为止还不清楚是否有可能实现相干光传输的完全线性控制，即，仅用单个薄的纳米结构阵列就可以独立控制两种输入偏振态的偏振、振幅和相位。在这里，我们证明了这是可能的，并提出了一个通用的元表面，双层阵列的高折射率椭圆柱，具有完全可设计的手性和各向异性的光学自由度。我们在数学上显示了可实现的光控制与相应的琼斯矩阵的完整性，实验证明了新类型的三维全息计划，以前是不可能的，并提出了一个系统的方式实现任何输入状态敏感的矢量线性光学器件。我们的研究结果解锁以前无法访问的自由度在光传输控制。
2022-09-02 physics.optics
Two-color pump-probe interferometry of ultra-fast light-matter interaction
双色侧视图探测光-物质相互作用的紧密聚焦飞秒激光泵浦脉冲的微小焦点体积揭示了高0.9微米的光学分辨率和约20 fs的时间分辨率在泵浦和探测脉冲之间的重合的电荷动力学。使用两种颜色对于探测具有不同密度的光学激发等离子体区域是有利的。全息数字聚焦和空间滤波的实施，以获得相同的分辨率的图像，随后的傅里叶分析。时间常数~150 fs的快速电子去除得到解决，并与自陷一致。讨论了深亚波长分辨率光致缺陷定位的光学控制的潜在应用。
2017-06-12 physics.app-ph physics.optics
Nanomechanical testing of silica nanospheres for levitated optomechanics experiments
光悬浮电介质粒子可以作为微弱力和力矩的超灵敏探测器，作为量子信息科学的工具，以及作为宏观系统中量子相干性的测试平台。粒子的结构和光学性质的知识对于校准这种实验的灵敏度是重要的。在这里，我们报告的二氧化硅纳米球的纳米力学测试的结果，并调查退火的方法，可以产生更接近散装样的行为在样品中的弹性模量。这些结果，结合我们的实验研究的光阱寿命在高真空中在高陷阱激光强度退火和生长的纳米球，被用来提供一个理论分析的样品中的孔隙率和非球形度的影响，确定可能的机制与非散装二氧化硅类性能的纳米球的陷阱不稳定性。
2022-08-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
High frequency torsional motion transduction using optomechanical coupled oscillators
使用光来测量物体的运动是操作探测力和场的机械传感器的核心。腔光学机械系统将机械谐振器嵌入光学谐振器内。这提高了光学机械测量的灵敏度，但前提是机械谐振器不破坏光学腔的特性。例如，由光学吸收材料制成的谐振器或其几何形状不具有合适的空间对称性的谐振器的腔光学机械检测是具有挑战性的。在这里，我们展示了一个系统，克服了在测量纳米盘的高频扭转运动的挑战，通过将它们转换为振动的光子晶体腔。然后，腔的光机械读出使得能够以灵敏度$5.1\times 10^{-21}-1.2\times 10^{-19}\,\text{Nm}/\sqrt{\text{Hz}}$对5- 800 MHz的机械频率范围测量纳米盘的扭转共振。纳米盘可以配备磁性纳米结构或超表面，而不会影响腔体的光学特性，使该系统适用于扭矩磁力测量和结构光传感。
2022-11-02 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Wide band gap phase change material tuned visible photonics
光与其波长相似尺度的结构强烈相互作用;通常可见光谱中的光具有纳米级特征。然而，这些纳米结构的光学响应通常在制造期间是固定的。相变材料提供了一种在纳秒内调整这些结构特性的方法。到目前为止，相变有源光子学使用强烈吸收可见光的材料，这限制了它们在可见光谱中的应用。相比之下，辉锑矿（Sb 2S 3）是一种未被开发的相变材料，其带隙可以在可见光谱中从2.0到1.7 eV进行调谐。我们故意将这种可调带隙耦合到光学谐振器，使得其在可见光谱中对Sb 2S 3可逆结构相变做出显著响应。我们表明，这种光学响应可以触发光学和电学。基于高速可编程Sb 2S 3的光子器件，如本文报道的那些，可能在未来的智能光子系统、全息显示器和微型光谱仪中具有广泛的应用。
2018-08-27 physics.app-ph physics.optics
Tunable on-chip optical traps for levitating particles based on single-layer metasurface
本文提出并实验验证了一种基于单层超表面的片上光阱，以高效率（31%）和高数值孔径（0.9）形成可调谐双势阱，实现多个纳米粒子长时间稳定悬浮，为并行悬浮传感和扩展光力器件奠定基础。
2024-01-16 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Reconfigurable Nonlocal Light-Emitting Metalens Nanolasers via Bound States in the Continuum
Institute of Materials Research and Engineering, Agency for Science, Technology, and Research (A*STAR)（材料研究工程研究所，新加坡科技研究局（A*STAR））
研究可见光光谱中片上可重构相干光源，基于混合介质超表面构建全光可调纳米激光器，集成染料增益介质与高Q BIC共振超表面，引入相变材料实现调谐，展示室温激射及不同激光控制下的性能，用于多种光应用。
2026-07-20 physics.app-ph physics.comp-ph physics.optics
Rotational Jamming of Plasmonic Optical Matter Driven by Chiral Light
Indian Institute of Science Education and Research Pune（印度科学教育与研究学院浦那分校）
本研究结合实验与数值模拟，探究手性光驱动等离激元光学物质的旋转动力学，揭示了组装体结构对称性、自旋角动量传递效率与旋转阻塞转变间的关联，为相关光调控与阻塞研究提供新支撑。
2025-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
