Spatially multiplexed concentric discrete optical vortices: Complex topological structures and unconventional rotational dynamics
Indian Institute of Technology Ropar（印度理工学院罗帕尔分校）
研究通过构建离散光学涡旋平台，设计拓扑电荷空间分布，实现形状不变、强度旋转可控反转的不对称涡旋光束，建立控制涡旋光束能量流新框架，为相关光学应用开辟新途径。
2026-07-17 physics.optics
Phyllotaxis-inspired Nanosieves with Multiplexed Orbital Angular Momentum
纳米光子平台，如超颖表面，实现任意的相位分布内的厚度，出现小型化，超紧凑和万花筒光学涡旋发生器。然而，通常需要分割或交错独立的子阵列超颖表面以在单个纳米器件中复用光学涡旋，这又影响了器件的紧凑性和通道容量。在这里，在松果和向日葵的叶序图案的启发，我们从理论上证明和实验报告，多个光学漩涡可以产生在一个单一的紧凑的叶序纳米筛，无论是在自由空间和芯片上，其中一个元原子可能有助于许多漩涡同时。利用超快时间分辨光电子显微镜研究了多个等离子体涡旋之间的干涉波前的时间分辨动力学。我们的自然启发光学涡旋发生器将促进各种涡旋相关的光学应用，包括结构化波前整形，自由空间和等离子体涡旋，以及高容量信息元光子学。
2021-09-05 physics.optics
Experimental demonstration of cylindrical vector spatiotemporal optical vortex
我们实验产生了具有横轨道角动量的柱偏振波包，证明了时空光学涡旋与空间偏振奇异性的共存。本文的研究结果将时空波包的研究拓展到更广的范围，为时空波包在光-物质相互作用、光镊、时空自旋-轨道角动量耦合等领域的应用铺平了道路。
2021-01-23 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
Orbital-angular-momentum dependent speckles for spatial mode sorting and multiplexed data transmission
本文研究涡旋光束透过毛玻璃散射片后形成的OAM依赖散斑，发现互相关环带尺寸由拓扑荷差决定，并据此实现OAM模式分选及OAM编码数据传输解复用。
2023-10-27 physics.optics
Levitated optomechanics with cylindrically polarized vortex beams
University College London（伦敦大学学院）
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
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
Metasurface Holography on a Relative-Phase Manifold for Stable and High Fidelity Tweezer-Array Generation
提出一种基于相对相位流形的超表面全息方法，通过反向投影优化调整少量相位参数，实现高保真、偏振分辨的光学镊子阵列生成，具有相位稳定性和抗像差能力。
2026-05-24 physics.optics
Generalized and multiplexed $q$-plates: experimental implementation
本文推广了$q$ -板的概念，允许径向变量和方位变量的任意函数，并研究了它们对均匀偏振光束在近场和远场区域的影响。这给出了用于实现具有混合偏振态（SoPs）以及替代相位和强度分布的光束的工具。我们还实现了一个实验装置的基础上，硅上液晶（LCoS）显示器，用于模拟这些广义的$q$板。此外，我们提出了一个应用程序，利用这种设备的像素化的性质，用于创建任意叠加的矢量和涡旋光束表示到LCoS随机组合的两个不同的$q$板，即复用$q$板。理论与实验结果吻合较好。
2021-07-01 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
Two-dimensional-controlled high-order modes and vortex beams from an intracavity mode converter laser
提出了一种新型的结构光激光器方案，该方案采用双折射模式转换器（AMC）作为腔内元件，首次实现了二维折射率（m，n）完全可控的厄米-高斯（HG）模和携带轨道角动量（OAM）的涡旋光束的直接输出。通过控制抽运泵和腔内AMC的离轴位移实现了二维可调。输出的HGm，n光束可以在外部转换成具有二维可调径向和方位折射率（p，l）的OAM光束。在一定的参数控制下，也可以直接从腔中产生携带OAM的涡旋光束。我们的设置提供了一个紧凑和简洁的结构光源。它在光镊、通信、非线性等领域具有广阔的应用前景。
2020-02-20 physics.optics
Generalized Perfect Optical Vortex along Arbitrary Trajectories
理想光学涡旋光束是一种具有固定半径且与其拓扑荷无关的无限长薄环的涡旋光束。本文提出了在圆和椭圆的规则形状之外的任意曲线上的广义理想光学涡旋的概念。广义理想光学涡旋也具有与POVs相似的性质，例如仅沿无限细曲线定义，并且具有与尺度无关的拓扑荷。值得注意的是，它们分别沿着圆和椭圆自然退化为POV和椭圆POV。我们还通过数字微镜器件（DMD）实验产生了广义理想光涡旋，并通过干涉测量了其相位分布，与模拟结果吻合较好。此外，我们推导出一个适当的修正公式，以产生沿预定曲线具有均匀强度分布的广义完美光学涡旋。广义理想光涡旋在光镊和通信等领域有着潜在的应用前景。
2020-07-28 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 Optical Spanner: Twisting Superconductors with Vortex Beam via Higgs Mode
本研究通过数值模拟，展示了涡旋光束的轨道角动量可转移至超导体的希格斯集体模式，引发机械旋转，从而提出量子光学扳手的概念，为量子领域的光学操控开辟新途径。
2025-09-25 cond-mat.str-el physics.optics
On-chip generation and control of the vortex beam
提出了一种产生和控制涡旋光束振幅和相位分布的新方法。通过在介质波导顶部引入全息光栅，自由空间涡旋光束和面内导波可以相互转换。这种微尺度全息光栅对几何参数的变化具有很强的鲁棒性。所设计的涡旋光束发生器可产生保真度达0.93的目标光束，工作带宽约为175 nm，保真度大于0.80。此外，本文还研究了一种由两个平行波导上的两个全息光栅构成的多重波发生器，它可以通过控制输入光的相位对涡旋光束进行有效而灵活的调制。我们的工作为具有多个光学自由度的集成OAM器件开辟了一条新的途径，该器件可用于光镊，微纳成像，信息处理等。
2015-09-29 physics.optics
Speckle-Driven Single-Shot Orbital Angular Momentum Recognition with Ultra-Low Sampling Density
Huaqiao University, College of Information Science and Engineering（华侨大学信息科学与工程学院）；Hong Kong Polytechnic University, Department of Biomedical Engineering（香港理工大学生物医学工程系）；Hong Kong Polytechnic University, Shenzhen Research Institute（香港理工大学深圳研究院）；The University of Hong Kong, Department of Electrical and Electronic Engineering（香港大学电气电子工程学系）；Shenzhen University, Nanophotonics Research Center, Shenzhen Key Laboratory of Micro-scale Optical Information Technology, Institute of Microscale Optoelectronics（深圳大学纳米光子学研究中心、深圳市微尺度光学信息技术重点实验室微纳光电研究所）；Hong Kong Polytechnic University, Photonics Research Institute（香港理工大学光子学研究所）
该研究提出了一种基于斑点驱动的单次拍摄OAM识别方法，利用散射介质作为编码器，仅需16个采样点即可实现99%以上的识别准确率，展示了其在复杂环境中的高效光学信息处理能力。
2025-12-12 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
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
Probing the chirality of a single microsphere trapped by a focused vortex beam through their orbital period
本研究发现紧聚焦涡旋光束捕获的微球轨道周期与手性指数相关，据此提出高精度探测单个粒子手性光学响应的方法，精度较现有方法提升至少一个数量级。
2024-09-05 physics.optics
Phase-conjugation of the isolated optical vortex using a flat surfaces
提出了一种利用非全息技术获得孤立光涡旋相位共轭螺旋干涉图样的稳健方法。结果表明，由于光子的动量$\vec p \approx \hbar \vec k$相对于光子的轨道角动量投影$L_z$的转动，可以通过偶数次反射实现线偏振态下涡旋的完美波前反转。可能的实验实现基于共焦光学$loop$腔内的类似$catseye-prism$的反射。另一种方案包含嵌入在光学$loop$中的Dove棱镜，其具有来自反射镜的奇数次反射。这种$confocal$干涉技术可应用于光镊、原子阱、Sagnac激光环和超材料的制备。
2014-08-14 nlin.PS physics.optics
Experimental realization of vortex and vectorial vortex Pearcey-Gauss Beams
本文提出并实验实现了涡旋Pearcey-Gauss和矢量涡旋Pearcey-Gauss两种新型结构光束，通过空间光调制器和q-plate组合生成，并验证了其偏振演化特性，有望应用于光学计量、通信和光镊等领域。
2024-05-24 physics.optics
Vortex-Free Intrinsic Orbital Angular Momentum
本文提出无涡旋内禀轨道角动量框架，利用自加速光束焦散几何和弯曲坡印廷矢量流线产生OAM，统一传统涡旋与无涡旋OAM，并展示其在光力学和光流控中的应用潜力。
2025-07-21 physics.optics
Optical vortex Brillouin laser
在过去的几十年里，光学涡旋已经得到了广泛的研究，它提供了一个额外的自由度，在许多应用中非常有用，例如光镊和量子控制。受激布里渊散射具有窄线宽和强非线性响应，已被用于实现准连续波（CW）激光。本文报道了基于手性光子晶体光纤的布里渊激光器中光涡旋和声模的稳定振荡。手性光子晶体光纤支持螺旋布洛赫模（HBM），螺旋布洛赫模携带圆偏振光涡旋并显示圆双折射。我们实现了一个窄线宽布里渊光纤激光器，稳定地发射第一和第二阶涡旋携带HBM。角动量守恒选择规则规定泵浦和后向布里渊信号具有相反的拓扑电荷和自旋。此外，我们表明，当手性PCF被放置在一个激光环形腔中，与激射相关的线宽变窄允许的布里渊增益的峰值，对应于声学模式进行测量，分辨率为10 kHz和精度为520 kHz。这一结果为新一代涡旋载SBS系统在量子信息处理中的应用铺平了道路，涡旋载非互易系统。
2022-04-25 physics.optics
Nonreciprocal vortex isolator by stimulated Brillouin scattering in chiral photonic crystal fibre
光学非互易性打破了前向和后向传播光波之间的对称性，在光子系统中变得至关重要，并使许多关键器件成为可能，如光隔离器，环行器和光路由器。大多数传统的光隔离器涉及磁光材料，但基于光学非线性、光机械诱导透明性和受激布里渊散射（SBS）的器件也已被证明。然而，到目前为止，它们只被实现为线性或随机偏振的LP01类基本模式。本文报道了一种基于手性光子晶体光纤中拓扑选择SBS的光驱动涡旋模非互易隔离器。通过调节控制信号的频率，该器件可以被重新配置为放大器或隔离器。实验结果表明，涡流隔离的22分贝，这是在国家的最先进的基模隔离器使用SBS。这种独特的器件可能会在光通信、光纤激光器、量子信息处理和光镊等方面得到应用。
2022-03-07 physics.app-ph 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
Integrated vortex soliton microcombs
频率和轨道角动量（OAM）是光的独立物理性质，两者都提供了无限的自由度。然而，创建、处理和检测高维OAM状态一直是一项关键且持久的任务，因为所需光学系统的复杂性随着OAM维度急剧增加。另一方面，成熟的工具箱--如光学频率梳--已经在频域中开发出来，用于具有良好保真度的并行测量。在这里，我们将两个维度关联成光子芯片上的等距梳状结构。在非线性微谐振器中形成的耗散光孤子通过刻角光栅发射，每个梳状线携带不同的OAM。OAM和频率之间的这种一一对应关系表现出超过18.5 dB的最先进的消光比，从而实现光学涡旋的精确光谱学。所展示的涡旋孤子微梳提供了在空间和频率域中复用的相干光源，具有建立高维结构光的新工作方式的潜力。
2022-12-15 physics.optics
Mode purity and structural analysis of x-ray vortices generated by spiral zone plates
在可见光谱中，涡旋光束有着广泛的应用，从光镊到超分辨率成像。最近，这些光束已被证明使用X射线和电子束。然而，到目前为止，还没有对涡流质量进行深入的讨论，这可能成为各种涡流应用所必需的。本文研究了由螺旋波带片（SZP）产生的旋涡场的模式转换效率（MCE）、涡旋结构和稳定性（涡旋分裂）。我们已经设计并制作了具有不同拓扑电荷的二元和相息图的SZPs。相息图以其在理想情况下的100%衍射效率而闻名。在这项工作中，这两种类型的对比方面的旋涡质量。利用重叠关联相干衍射成像，并通过与模拟的比较，所产生的场的波前的特征。有人发现，MCE和涡旋结构表现出相同的依赖性材料和ZP性能的衍射效率（DE），并在这个意义上的开诺全息轮廓也提高了涡旋质量。随着SZP电荷的增加，MCE减小。研究结果将光学参数与涡流特性联系起来，有助于最大限度地提高ZP涡流发生器的性能。
2022-09-09 physics.acc-ph physics.optics
Spin- and orbital-Hall effect in cyclic group symmetric metasurface
光具有自旋和轨道角动量（AM）。而自旋AM由圆偏振的螺旋度决定，轨道AM由涡旋光束的拓扑荷决定。AM与光束轨道的相互作用产生光学自旋霍尔效应或轨道霍尔效应，表现为光束的自旋相关或拓扑电荷相关的横向位移。AM的守恒使得能够实现自旋到轨道AM转换，其中圆偏振高斯光束被转换为具有拓扑电荷$\pm 2$的相反螺旋度圆偏振涡旋光束，这是通过自旋翻转控制空间光束轮廓的示例。然而，所得到的涡旋光束具有光束重心不变，与入射高斯光束相同，意味着零横向位移。在这里，我们介绍了一个循环群对称的超颖表面演示涡旋光束的产生表现出自旋相关的横向位移，即自旋和轨道霍尔效应，归因于根据循环群的顺序$n$的散射光束的动力学相位的改变，同时保持几何相位常数。通过自旋和轨道霍尔效应产生横向位移的自旋控制空间光束轮廓的能力对于利用轨道AM模分复用的光通信中的空间解复用以及对于涉及涡旋光束的光涡旋镊子和信号处理具有重要意义。
2016-08-17 physics.optics
Optical combs and optical vortices combined for spatiotemporal manipulation of light and matter
在这项研究中，我们首次展示了光梳与光涡旋相结合的概念。结合这两种光源的优点，我们实现了一种用于任意时空相位操纵的光涡旋梳技术。这个想法对应于同时控制的纵向和横向模式的光的基础上的高可控性的光学梳。作为一个概念验证实验，我们应用光学涡旋梳的环形光晶格的产生和旋转控制。此外，为了证明该技术的实用性，使用光学环形晶格作为光镊光演示了微球的旋转光学操纵。在这里，我们提出了一个新的适用性的光梳，利用其特性远远超出了传统的范围。
2020-05-10 physics.optics
Microscale solute flow probed with rotating microbead trapped in optical vortex
利用光镊可以研究微腔内溶质流动的动力学。提出了一种基于涡旋光束聚焦捕获金属微珠的方法。这种扭曲波前的环形光束对放置在漩涡暗核内的反射物体施加扭矩。珠粒的诱导旋转运动对周围介质中的局部粘度变化敏感，例如在正在进行的溶解过程中。两个实验配置进行了说明，都依赖于跟踪的角速度的珠在时间。在单珠配置的局部溶质浓度的动力学可以研究。在双珠的情况下，溶质流动的方向和速度可以探测与单微米的空间分辨率。本文讨论蔗糖在水中溶解和扩散的基本问题。观察到反向溶质流动的令人惊讶的印象。进一步的实验研究发现，这一现象源于测量室中深处的蔗糖流状扩散。旋转微珠法适用于各种固体和液体物质，可能成为微流体研究的一种有用技术。
2021-03-23 cond-mat.soft 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
Four-wave mixing based orbital angular momentum translation
理论研究了金刚石型非均匀加宽$^{85}$ Rb原子系统中基于四波混频过程的轨道角动量产生。我们利用弱探测极限下的密度矩阵理论解释了涡旋在不同光场和产生的信号之间平移的原因。我们展示了如何在输入光学涡旋光束的相位中无所不在的奇点可以深刻地映射到横平面中的原子相干性，横平面中的原子相干性是OAM平移的起源。即使对于增强介质非线性的中等强度的控制场，该平移过程也很好地工作。此外，我们已经操纵了一个额外的旋转的相位波前在顺时针和逆时针方向控制的单光子失谐。光束在非线性介质中的OAM的产生和操纵在光镊和量子信息处理系统中有重要的应用。
2019-05-07 physics.optics
Optical Manipulation of Single Flux Quanta
磁场可以以Abrikosov涡旋的形式渗透到II型超导体中，Abrikosov涡旋是由循环的超导电流包围的磁通量管，通常被捕获在称为钉扎位置的缺陷处。尽管涡旋物质的平均性质可以通过磁场、温度或电流来调节，但对单个涡旋的处理仍然具有挑战性，并且仅通过复杂的磁力、超导量子干涉装置或应变诱导扫描局部探针显微镜来证明。在这里，我们介绍了一种远场光学方法，该方法基于用聚焦激光束局部加热超导体，以实现对单个Abrikosov涡旋的快速，精确和非侵入性操作，与光镊相同。这种简单的方法提供了完美的基础，雕塑的磁通量分布在超导设备，如涡流透镜或涡流清洁器，而不诉诸静态钉扎或棘轮效应。由于单个涡旋可以引起约瑟夫森相移，因此我们的方法也为约瑟夫森结的快速光学驱动铺平了道路，具有潜在的大规模并行操作。
2016-08-26 cond-mat.supr-con physics.optics
Correlation invariance unlocks robust calibration-free orbital-angular-momentum multiplexing transmission under dynamic scattering scenarios
The Hong Kong Polytechnic University（香港理工大学）；Shenzhen Research Institute, The Hong Kong Polytechnic University（香港理工大学深圳研究院）；College of Information Science and Engineering, Huaqiao University（华侨大学信息科学与工程学院）；Institute of Photonics Technology, Jinan University（暨南大学光子技术研究所）；Photonics Research Institute, Hong Kong Polytechnic University（香港理工大学光子学研究所）
本文提出相关性不变性方法，实现动态介质中鲁棒的轨道角动量多路复用传输，无需预校准或训练，展示了在静态和动态散射下的高保真传输性能。
2026-04-28 physics.optics
Controllable localization and manipulation of optical hollow traps by means of optical-vortex diffraction
Chernivtsi National University（切尔诺维茨国立大学）；Physics Research Institute, Odesa I.I. Mechnikov National University（敖德萨伊.I.梅奇尼科夫国立大学物理研究所）；Nankai University（南开大学）
研究通过光学涡旋衍射实现光学空心陷阱可控定位与操纵，基于入射LG光束模型，通过改变屏幕边缘位置控制衍射场中OV核心位置，可实现亚纳米精度运动，分析了相关影响因素及微物体捕获操纵的有利条件。
2026-10-20 physics.optics
Spiraling light: from donut modes to a Magnus effect analogy
大约30年前在莱顿出现的关于光学涡旋光束携带轨道角动量（OAM）的见解，导致了不断扩大的应用范围和后续研究。本文首先对这些概念是如何产生的进行了简短的个人叙述。紧接着描述了最近的一些想法，其中紧聚焦激光束中的横向轨道和自旋角动量（SAM）的耦合产生有趣的新效应。聚焦的光束被焦点中的原子偏转，这让人想起了空气动力学中的马格努斯效应。动量守恒决定了作用在原子上的一个横向于光轴的伴随光力。因此，保持在光镊中的原子将被捕获在离光轴最多$λ/2π$的小距离处，这取决于原子的自旋状态和磁场方向。这为在光镊中控制原子的运动状态开辟了新的途径，并在量子门和干涉测量中有潜在的应用。
2021-11-04 physics.optics quant-ph
Microparticles manipulation with a three-dimensional closed optical trap
Beijing Institute of Technology（北京理工大学）
提出一种无需空间光调制器的三维封闭光阱系统，通过腔内模式调制和腔外透镜调制生成零中心强度的暗势阱，实现单/多微粒稳定捕获及低功率下小鼠肝细胞捕获，降低光毒性并灵活调节尺寸。
2026-06-26 physics.optics
Observation of topological vortex solitons on disclinations
Institute of Spectroscopy, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院光谱学研究所）；Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University)（莫斯科物理技术学院（国立研究型大学））；Hybrid Photonics Laboratory, Skolkovo Institute of Science and Technology（斯科尔科沃科学技术学院混合光子实验室）；Quantum Technology Centre, Faculty of Physics, M. V. Lomonosov Moscow State University（莫斯科罗蒙诺索夫大学物理系量子技术中心）
本文在光子拓扑绝缘体的位错中观测到稳定、无阈值的拓扑涡旋孤子，源于线性边缘态的叠加，并具有周期性晶格无法实现的对称性。
2026-06-17 nlin.PS physics.optics
Optical vortices: the concept of topological potential and analogies with two-dimensional electrostatics
我们展示了如何的相位分布的拓扑电荷（TC）的光学涡旋（OV）的分布可以描述由一个潜在的类似于库仑的潜在的电荷分布在二维静电。从拓扑势出发，分析了TC多极子和二维径向分布的性质。TC多极子具有在传播下拓扑稳定的横向轮廓，并且可以用于光通信;另一方面，2D分布可以用于调谐光镊中的横向力。考虑到与静电形式主义的类比，还期望TP允许针对特定应用定制OV。
2015-05-27 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
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
Three-dimensional chiral microstructures fabricated by structured optical vortices in isotropic material
光学涡旋作为一种具有螺旋相位波前和环形强度分布的结构光束，已被用于在金属中制作手征结构和在各向异性偏振相关偶氮苯聚合物中制作螺旋图案。然而，在各向同性聚合物中，由于光学涡旋的二维甜甜圈强度分布，所制造的微结构通常被限制为非手性圆柱形几何形状。在这里，我们开发了一个强大的战略，实现手性微结构在各向同性材料的涡旋光束和平面波的同轴干涉，产生三维（3D）螺旋光场。这种同轴干涉光束是通过设计由方位位相和等位相组成的全息图加载在液晶空间光调制器上而产生的。然后，在同轴飞秒激光干涉下，在各向同性聚合物中实现了三维手性微结构，其手性由拓扑电荷控制。进一步的研究表明，螺旋波瓣和手征分别是由干涉图样和螺旋相位波前引起的。该技术简单、稳定、易操作，在光镊、光通信、超材料快速制备等方面具有广泛的应用前景。
2016-08-03 physics.optics
Optical Vortices: Revolutionizing the field of linear and nonlinear optics
Guangdong Technion-Israel Institute of Technology（广东以色列理工学院）；Technion-Israel Institute of Technology（以色列理工学院）；Eastern Institute of Technology（宁波东方理工大学）
本文探讨了光学涡流在线性和非线性光学中的应用，包括其生成、检测及在各种光学现象中的作用。
2025-12-17 physics.optics quant-ph
Efficient frequency conversion with geometric phase control in optical metasurfaces
超表面由于其在剪裁波前方面的设计自由度而作为用于小型化功能非线性光学的通用平台出现。限制其在功能器件中应用的关键因素是转换效率低。最近，由高品质因数模式（连续介质中的准束缚态）或Mie模式控制的介电超颖表面（metasurfaces），使得能够实现强的光-物质相互作用，已经成为实现高非线性效率的多产途径。在这里，我们证明了一种有效的空间非线性相位控制的方法，通过使用Pancharatnam-Berry相位原理与高三次谐波转换效率的$10^{-4}$ $1/W^2$。我们发现，磁Mie共振似乎是三次谐波响应的主要贡献者，而在连续准束缚态的贡献是可以忽略的。这是证实了耦合非谐振子的基础上的唯象模型。此外，我们的超颖表面在实验上提供了高的衍射效率（80-90%）在两个偏振通道。我们展示了我们的方法的功能应用，通过实验重建编码偏振复用涡旋光束阵列与不同的拓扑电荷在第三谐波频率高保真。我们的方法具有潜在的可行性，为未来的片上非线性信号处理和波前控制。
2022-02-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
