Resonant optical trapping of Janus nanoparticles in plasmonic nanoaperture
本研究利用等离子体纳米孔径局域场、自感应背向作用与共振光捕获方法，通过双激光系统实现了对Janus纳米颗粒的增强操控，使光力提升3倍，为低功率操控吸光纳米颗粒在纳米机器人和药物递送中的应用提供了新途径。
2023-11-10 physics.optics
Temperature Measurement in Plasmonic Nanoapertures used for Optical Trapping
等离子体纳米孔径产生强场梯度，使得能够有效地光学捕获纳米物体。然而，由于用于捕获的红外激光也被部分吸收到金属中导致焦耳加热，等离子体纳米光镊面临局部温度升高的问题。在这里，我们开发了三个独立的方法，分子荧光的基础上，量化的温度增加引起的1064 nm的捕获光束集中在单和双纳米孔铣削在金膜。我们表明，在纳米孔中的温度可以增加10°C，即使在中等强度的2 mW/ $μ$ m $^2$用于纳米光学捕获。发现温度增益在很大程度上取决于金属层的欧姆损耗，而与孔径尺寸、双纳米孔间隙或激光偏振无关。其中开发的技术可以很容易地扩展到其他结构，以提高我们对纳米光镊的理解，并探索纳米孔中的热控制化学反应。
2019-06-05 physics.optics
Particle trapping and conveying using an optical Archimedes' screw
使用激光束捕获和操纵粒子已成为不同研究领域的重要工具。近年来，特别感兴趣的是在延长的距离，无论是向下或上游的光子动量流的方向输送光学捕获的粒子的问题。在这里，我们提出并实验证明了著名的阿基米德螺旋的光学模拟，其中螺旋强度光束的旋转被转移到光学捕获的微米级空气中碳基颗粒的轴向运动。利用这种光学螺杆，颗粒可以很容易地以受控的速度和方向在光流的上游或下游输送半厘米的距离。我们的研究结果提供了一个非常简单的光学输送机，可以适用于广泛的光学陷阱的情况。
2018-06-24 physics.optics
Single and dual fiber nano-tip optical tweezers: trapping and analysis
研制了一种新颖的利用一个或两个化学腐蚀光纤纳米针尖的光镊。我们演示了1微米的聚苯乙烯球在光功率下降到2毫瓦的光陷阱。通过分析囚禁粒子的位置涨落，发现了双光纤光镊中的谐波囚禁势。使用三种不同的模型推导了陷阱刚度。一致的值高达1 fN/nm. The刚度线性下降，降低光强度和增加光纤尖端到尖端的距离。
2013-12-06 physics.optics
Nonlinear Optical Trapping of Gold Nanoparticles
本文提出了偶极区高吸收纳米颗粒非线性光捕获的最完整理论框架，引入四波混频和双光子吸收，揭示了双光子吸收对纵向捕获稳定性的关键作用及多分裂捕获新现象，为非线性光捕获研究奠定基础。
2023-11-20 physics.optics
Trapping multiple absorbing particles in air using an optical fiber by photophoretic forces
利用一系列不同焦距的凸透镜对高斯光束进行松散聚焦，实现了空气中多个吸收粒子的基于电泳力的光学捕获，并研究了捕获粒子的数量及其大小与透镜焦距的关系.我们观察到的粒子链的形成在一个特定的焦距，并测量每个透镜系统的光学捕获的动态范围。然后，我们开发了一个数值模拟来解释所观察到的动态范围的捕获通过估计整个粒子表面的温度分布，并确定电泳力。我们的模拟结果是在合理的协议与实验结果。有趣的是，我们还观察到，被捕获的粒子的平均尺寸随着我们增加透镜焦距而减小，这表明强度梯度可能以某种方式参与了电泳捕获的机制。
2022-01-17 physics.optics
Mie scattering eigenmodes for optical trapping
米氏散射理论能够精确地确定作为入射场的函数的散射场。在这里，我们使用这种方法来计算入射场和作用在散射物体上的光学力之间的厄米关系。这种厄米关系也定义了一组正交的光学本征模，提供了一个自然的基础来描述光-物质相互作用中的动量传递。
2017-04-28 physics.optics
Optical Trapping and Control of a Dielectric Nanowire by a Nanoaperture
我们证明了金属薄膜中的单个亚波长纳米孔可以用于实现单个电介质纳米线的动态光捕获和控制。纳米孔可以捕获纳米线，当被线偏振入射场照射时控制其取向，并且当被圆偏振入射场照射时也旋转纳米线。与其他设计相比，这种方法具有低功率驱动场的优点，导致低加热和光损伤。
2015-10-03 physics.optics
Slow wave and truly rainbow trapping in one-way terahertz waveguide
慢波甚至截止电磁波由于在能量存储、光缓冲和非线性增强等方面的潜在应用而引起研究者的关注。然而，在大多数情况下的电磁波捕获，电磁波并没有真正被捕获，由于反射的存在。本文通过理论分析和数值模拟证明了一种新型的金属-半导体-超导体-金属（MSSM）结构，以及在太赫兹波段的锥形MSSM模型中的一种新型的真彩虹陷阱。更重要的是，我们设计的MSSM结构实现了光缓存、光开关、光滤波器等功能器件。由于这种新型光器件具有单向传输的特性，因此具有高性能，有望在集成光路中得到应用。
2021-02-10 physics.optics
Silicon Nitride Waveguides for Plasmon Optical Trapping and Sensing Applications
我们展示了一个氮化硅沟槽波导与蝴蝶结天线等离子体增强光捕获沉积。亚微米氮化硅沟槽波导的制作与传统的光学光刻在一个低成本的方式。波导不仅具有低传输损耗和高非线性的优点，而且具有微流通道和波导相结合的优点。包含在梯形沟槽通道中的分析物可以与来自下方波导的渐逝场相互作用。渐逝场可以通过等离子体纳米结构进一步增强。在金纳米蝴蝶结天线的帮助下，所研究的波导对10 nm聚苯乙烯纳米颗粒表现出出色的捕获能力。我们发现，蝴蝶结天线可以导致60倍的增强电场的天线间隙。纳米颗粒上的光捕获力提高了三个数量级。一个强烈的趋势表明，纳米粒子可能会移动到高场强区，表现出的天线的捕获能力。采用点偶极子假设计算了垂直方向的梯度力，解析解与全波模拟结果吻合较好。研究表明，纳米结构图案化的氮化硅沟槽波导适用于光捕获和纳米颗粒传感应用。
2015-09-14 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
Near-field enhanced optical tweezers utilizing femtosecond-laser nanostructured substrates
我们目前的实验证据等离子体增强的光镊，聚苯乙烯珠在去离子水附近的金属涂层的纳米结构。光镊使用连续波（CW）近红外激光器工作。我们采用了Cu/Au双层，显着提高了由捕获激光束所产生的热量的耗散，并避免从热对流中脱陷。我们调查的光学捕获力的改善，有效的捕获品质因数，并观察到指数距离依赖的捕获力从纳米结构，预期从倏逝等离子体场。
2015-11-18 physics.optics
Unraveling the optomechanical nature of plasmonic trapping
纳米物体的非侵入性和超精确的光学操纵作为纳米技术和生物物理学中的一种强大的使能工具，最近获得了越来越多的兴趣。在这种情况下，自诱导反作用（SIBA）捕获在纳米光学腔中显示出独特的潜力，在低光强度下捕获和操纵纳米尺寸的物体。然而，SIBA效应的存在迄今为止仅通过其增强的捕获性能间接证明。在这篇文章中，我们首次提出了一个直接的实验证据的自我重新配置的光学潜力所经历的纳米粒子被困在一个等离子体纳米腔。我们的观察使我们能够进一步了解SIBA机制，并确定最佳条件，以提高基于SIBA的纳米光镊的性能。
2015-11-23 physics.optics
Optical trapping of absorbing particles
聚焦激光束中的辐射压力可用于将微观吸收颗粒捕获在基底上。基于动量转移的计算表明，稳定的捕获发生在束腰之前，捕获是更有效的甜甜圈光束。这种环形光束可以传递角动量，导致被捕获粒子的旋转。能量也被传递，这可导致颗粒被加热到高于周围介质的沸点的温度。
2003-10-05 physics.optics
Optical trapping below the diffraction limit with a tunable beam waist using super-oscillating beams
超振荡光束可以用来产生大小低于衍射极限的光斑，其附近有高强度的侧环。由这种光束的超振荡部分制成的光学陷阱与常规光学陷阱相比表现出更好的亚微米珠的定位。在这里，我们重点研究粒子尺寸与陷阱尺寸的比例对超振荡光束的光阱的定位和刚度的影响。我们发现了一个非单调的依赖性的捕获刚度的粒子尺寸的比例，光束的大小。当粒子大于超振荡特征的束腰但足够小以不与侧环重叠时，实现最佳捕获。
2019-03-13 physics.optics
Ultrasensitive Detection of a Protein by Optical Trapping in a Photonic-Plasmonic Microcavity
微腔和回音壁模式（WGM）生物传感器从监测由蛋白质结合在高度限制的场强的位点处引起的频率偏移获得它们的灵敏度，其中场强可以通过激发纳米颗粒层中的等离子体共振来进一步放大。在这里，我们提出了一种机制的基础上的光捕获的蛋白质的等离子体场增强的网站上实现超灵敏的检测，只有微升规模的样品体积，并在实时。我们展示了对应于几千个大分子的毫微微摩尔灵敏度。基于Mie理论的模拟与等离子体“热点”位置处的光学捕获概念吻合得很好。
2012-07-29 physics.optics
Tapered nanofiber trapping of high-refractive-index nanoparticles
一种基于纳米纤维的光镊。捕获是通过结合吸引近场光学梯度力与排斥静电力来实现的。直径为300 μ m的二氧化硅涂覆的Fe $_2$ O $_3$纳米球在距离表面50 nm处被捕获，光功率为810 $μ$ W，最大陷阱刚度为2.7 pN $μ$ m $^{-1}$。静电捕获力高达0.5 pN的实现，一个因素的50倍以上，可实现相同的光功率在传统的光镊。将光场直接有效地收集到微透镜中，能够超灵敏地跟踪纳米颗粒运动并提取其特征布朗运动谱，最小位置灵敏度为3.4 $Å/ \sqrt{\text{Hz}}$。
2013-10-22 physics.optics
Tomographic active optical trapping of arbitrarily shaped objects by exploiting 3-D refractive index maps
光阱技术是一种基于对光学力和样品运动的简单预测来控制球形颗粒三维运动的方法。然而，由于实验困难和大量的计算，控制具有任意取向的非球形颗粒的3-D行为是极具挑战性的。在这里，我们实现了实时光学控制的任意形状的颗粒相结合的波前整形的捕获光束和测量的3-D折射率（RI）分布的样品。基于样品的测量的3-D RI图设计捕获光束的3-D光场分布产生光模，其可用于操纵具有任意取向和/或形状的胶体和生物样品。本方法提供了稳定的控制任意形状的颗粒的取向和组装，而不知道关于样品几何形状的先验信息。该方法可直接应用于生物光子学和软物质物理学。
2016-11-02 physics.optics
Tailored multipolar optical trapping with higher-order structured light
The Institute of Optics, University of Rochester（罗切斯特大学光学研究所）；Department of Physics, University of Rochester（罗切斯特大学物理系）；Center for Coherence and Quantum Optics, University of Rochester（罗切斯特大学相干与量子光学中心）
本研究结合矢量聚焦与广义洛伦兹-米氏理论，探索高阶柱对称光束对米氏硅纳米球的多极捕获，预测八极共振下稳定灰捕获，为亚波长粒子分选等应用奠定基础。
2026-09-29 physics.optics
Laser Writing of Parabolic Micromirrors with a High Numerical Aperture for Optical Trapping and Rotation
本文提出利用CO2激光烧蚀玻璃并镀金，高通量制造高数值孔径抛物面微镜，实现微珠三维光捕获（最大刚度52 pN/μm/W）及球霰石粒子旋转，验证其作为原位光学元件的可行性。
2023-08-11 physics.optics
Topology optimized plasmonic metasurfaces for optical trapping of nanoparticles
提出基于密度的拓扑优化框架，通过最大化梯度力优化等离激元超表面，实现对不同尺寸和材料纳米颗粒的高效光捕获，并引入制造约束以简化设计。
2026-07-03 physics.optics
Plasmon enhanced optical tweezers with gold-coated black silicon
等离子体光镊是一种普遍存在的工具，用于在低光子通量下精确操纵纳米颗粒和生物分子，而飞秒激光光镊可以探测被捕获物质的非线性光学性质，并应用于生物诊断。为了在实际应用中采用等离子体光镊，必须在不影响捕获效率的情况下开发大规模的制造工艺。在这里，我们开发了一种新的平台，连续波（CW）和飞秒等离子体光镊，基于镀金的黑硅。与传统的光刻方法相比，该制造方法依赖于简单的、单步的、无掩模的桌面激光处理水中的硅，这有利于可扩展性。镀金黑硅支持可重复的捕获效率，可与迄今为止报道的最高效率相媲美。从更基本的方面来看，等离子体激元介导的效率增强是共振效应，并且因此取决于捕获光束的波长。令人惊讶的是，等离子体增强的捕获效率的波长表征已经回避了文献。在这里，我们利用记录的捕获效率的可重复性，提供的镀金的黑硅平台，并执行的捕获过程的波长相关的表征，揭示了共振特性的捕获效率最大值。镀金黑硅是一个有前途的大规模并行捕获应用平台，将扩大纳米工程，生物学和集体生物光子效应研究中的光学操纵范围。
2016-06-27 physics.optics
Trapping of a microsphere pendulum resonator in an optical potential
我们提出了一种方法来空间限制或畜栏的运动的微摆通过由两个同时激发的光学模式的光子分子，包括两个微球腔产生的光学力。我们讨论了如何在光子分子中产生的腔增强的光力可以创建一个约10 eV深和30 pm宽的光机械势，它可以用来捕获在任何给定的平衡位置的钟摆通过一个简单的选择激光频率。这一结果提供了非常精确的全光学自对准的微系统的机会。
2009-02-07 physics.optics
Substrate Effect on Plasmonic Cube Dimers: Reversal of Optical Binding Force Induced by Strong Fano Resonance
二聚体在不同基底上的Fano共振行为和近场光学结合力的反转至今尚未得到研究。在这项工作中，我们观察到，如果在玻璃或高介电常数介质基板上的紧密定位的等离子体立方体同源二聚体与平行于二聚体轴偏振的平面波照射，没有反转的光学结合力发生。但是如果我们在等离子体基片上应用相同的设置，稳定的Fano共振会随着近场结合力的反转而发生。据观察，在这样的法诺共振更强的耦合之间发生的二聚体和等离子体基片随着基板电流的强烈增强。基于光学洛伦兹力在诱导的较强Fano共振和偶极-偶极共振过程中的异常行为，解释了等离子体立方体二聚体的近场结合力反转现象.虽然以前报道的近场光学结合力的逆转是高度敏感的颗粒尺寸/形状（即异二聚体）和颗粒间的距离，我们的配置提供了这些参数的放松，因此应该用更简单的实验装置进行实验验证。
2017-04-19 physics.optics
Infrared rainbow trapping via optical Tamm modes in one-dimensional dielectric chirped photonic crystals
捕获宽光谱的光的现象被称为“彩虹捕获”，并且使用全电介质、混合金属-电介质或全金属配置来实现。在后一种情况下，不可避免的欧姆损耗导致亚皮秒的陷模寿命。为了所有的实际目的，需要设计新的策略用于捕获并随后释放寿命> 1 ps的宽带电磁（em）场。提出了一种利用一维啁啾光子晶体（PC）中多个光学Tamm（OT）模的激发来实现对向传播模式的光学耦合的彩虹捕获结构。在几何结构中，当薄的等离子体激元活性金属被放置在啁啾PC（CPC）的终止层附近时，多个π相位跳跃使得能够激发OT模式。强定域OT共振在啁啾PC几何中被空间分离，并且它们的群速度降低到低至0.17c。时域模拟阐明本地化发生在CPC的介电部分，表现为寿命3 ps。
2021-08-10 physics.optics
Binary square axicon with chiral focusing properties for optical trapping
介绍了一种新型的纯相位衍射光学元件--手性二元方轴棱锥（CBSA）。CBSA的设计是通过线性旋转的二元正方形轴棱锥的正方形半周期区相对于彼此。采用模2π相位叠加技术将二次相位掩模（QPM）与CBSA相结合，使CBSA的远场光强分布在QPM的焦平面上，并引入准消色差效应。CBSA的周期性旋转区在QPM焦平面上产生漩涡相位轮廓和扭曲的强度图案。在强度图案中看到的扭曲程度取决于区域旋转的角度步长。发现强度图案沿着传播方向绕光轴旋转。在纯相位空间光调制器上显示了不同带旋转角度的CBSA相位图，实验结果与模拟结果相吻合。为了评价CBSA的光捕获能力，进行了光捕获实验，并利用CBSA产生的光场捕获和旋转酵母细胞。
2019-02-12 physics.optics
Enhanced optical trapping via structured scattering
干涉测量可以完全改变光的方向，从而提供强大且可控的光学力。然而，小颗粒并不自然地像干涉分束器那样起作用，并且来自它们的光学散射通常不被认为允许有效的干涉。相反，光学捕获通常经由入射场的偏转来实现。在这里，我们表明，一个适当结构的入射场可以实现分束器与散射粒子的相互作用。由此产生的陷阱提供了数量级更高的刚度比通常的高斯陷阱在一个轴上，即使在被约束到相位只有结构。我们证明了3.5至10.0~ $μ$ m二氧化硅球的捕获，实现了高达27.5 $\pm$的刚度比使用高斯陷阱高4.1倍，和两个数量级的测量信噪比。这些结果与许多应用高度相关，包括细胞操纵、流体动力学、微型机器人和基础物理测试。
2021-05-20 physics.optics
Optical trapping by Laguerre-Gaussian beams: Symmetries, stability and equilibria
利用T矩阵方法和远场匹配方法计算了拉盖尔-高斯（LG）光束作用于球形（Mie）粒子的光学力。对于无涡旋和光学涡旋LG光束，理论结果被用来分析的平衡（零力）位置所代表的捕获点附近的散射光的力诱导的动力学。线性化动力学的制度描述的刚度矩阵谱和阻尼常数的环境介质。对于纯粹的方位角LG梁，动态被发现是局部非保守的，其特征在于存在条件稳定的平衡（不稳定的零力点，可以稳定的环境阻尼）。与米氏共振，在一定条件下表现为改变粒子的捕获性能的点的影响进行了讨论。
2016-05-05 physics.optics
Slow light,double directional rainbow trapping and releasing at terahertz frequencies
在过去的二十年里，慢光和彩虹捕获引起了人们的广泛关注，在以往的研究工作中，研究人员大多采用复杂的结构或技术，如超材料技术来实现慢光和彩虹捕获。本文提出了一种由半导体层和介质层组成的简单波导，发现在色散曲线上出现了慢光峰。此外，慢光峰中的$v_g = 0$（$v_g$是群速度）的截止频率取决于半导体和电介质的厚度。然后，我们设计了一个锥形的，水平对称的结构。我们还使用COMSOL软件和时域有限差分方法，实现了双向彩虹捕获，更重要的是，在这种结构中释放彩虹。该方法在小型化光集成电路中的光隔离器、光缓冲器、光开关等光功能器件中具有广阔的应用前景。
2019-11-26 physics.optics
Hopping and emergent dynamics of optical localized states in a trapping potential
在传播几何中，光的局域态的位置和运动可以通过适当的参数调制来控制。在这里，我们从理论上和实验上表明，这个过程可以准确地描述为振荡器对外部强迫的锁相，并且光比特之间的非互易相互作用可以极大地修改这一图像。相互作用导致缺陷的对流运动，并作为集体出现的现象解锁。
2020-06-10 physics.optics
Experimental optical trapping of microparticles with an Airy beams array using a Holographic Optical Tweezer
在这项工作中，我们提出了一个实验的光学陷阱的微粒与艾里光束阵列使用全息光镊。艾里光束阵列由于其无衍射和自聚焦的特性，在粒子的光学操纵中具有很大的应用前景。艾里光束阵列由N束相互对称反向加速的艾里光束组成，适用于不同的弹道，即不同的初始发射角。在此基础上，我们开发了一种用于产生无衍射光束的全息光镊系统，并利用它研究了作用在艾里光束阵列微粒上的光力分布。结果表明，通过改变艾里光束的发射角度参数，可以控制阵列的梯度和对微粒的散射力。此外，使用艾里光束阵列可以获得更大的光阱稳定性，具有以可控方式捕获和引导微粒的有趣可能性，可以应用于光学，生物和大气科学。
2020-07-08 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
Resonance-Induced Sign Reversal of Optical Gradient Forces and Three-Dimensional Singularity Trapping
Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences（哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院）
研究光频率通过共振时光学梯度力的变化，利用广义Fano线形模型定量分析，通过全波模拟验证，在此基础上实现硅纳米颗粒的三维奇点捕获，建立了控制共振系统光学力的设计原则。
2026-07-29 physics.optics
Toward the Stable Optical Trapping of a Droplet with Counter Laser Beams under Microgravity
为了确定微重力条件下液滴光学捕获的最佳条件，我们从理论上分析了反向激光束的捕获效率。我们发现，两个焦点之间的距离是获得稳定的捕获条件的一个重要参数。我们还进行了微重力条件下的反激光光阱实验。实验结果与理论预测吻合较好。
2006-05-19 physics.chem-ph physics.optics
Robust self-trapping of vortex beams in a saturable optical medium
我们首次观测到涡旋光束在具有局部饱和自聚焦非线性的均匀凝聚介质中的自陷现象。拓扑电荷m=1的光学涡旋在大约5个瑞利长度上保持自陷，使用波长为532 nm、强度为8 ~ 10 GW/cm ^2的螺旋光束在二硫化碳中激发。在更大的强度下，涡旋光束失去稳定性，自发地分裂成两个碎片。基于非线性薛定谔方程的数值模拟包括三光子吸收和非多项式饱和的折射非线性表现出密切的协议与实验结果。
2016-01-02 physics.optics
Multiplexed long-range electrohydrodynamic transport and nano-optical trapping with cascaded bowtie photonic crystal nanobeams
从理论上研究了具有蝴蝶结缺陷的光子晶体腔，该腔具有超高Q值和超低模体积，可用于低功率纳米级光捕获。通过利用蝴蝶结区域附近的水层的局部加热，结合施加的交流电场，该系统通过切换输入波长按需提供具有30 $\mathrm{μm/s}$的平均速度的颗粒向蝴蝶结区域的长距离电流体动力学运输。一旦传输到给定的蝴蝶结区域，光学梯度和吸引性负热泳力的协同相互作用使用mW输入功率将10 nm量子点稳定地捕获在深度为10 $k_\mathrm{B}T$的势阱中。
2022-04-13 physics.optics
Multi-mode fiber enabled multi-wavelength optical trapping and dynamic manipulation
Nanophotonics Research Centre, Institute of Microscale Optoelectronics & State Key Laboratory of Radio Frequency Heterogeneous Integration（纳米光子学研究中心，微纳光电子研究所与射频异质集成国家重点实验室）
该研究提出并实验验证了一种集成端面微透镜的全多模光纤光镊系统，可实现多波长下细胞的稳定捕获与轴向动态操控，为光纤生物光子平台提供了新方案。
2026-07-31 physics.optics
Optomechanically induced optical trapping system based on photonic crystal cavities
本研究提出基于电介质光子晶体纳米束腔的新型光阱，利用光力学反作用突破传统光阱衍射极限等局限，数值模拟验证其可实现56nm窄阱宽的亚微米颗粒悬浮，光吸收较传统光镊降43倍，还可构建亚衍射极限动态势场，为精密传感和量子实验提供新途径。
2023-04-19 physics.optics
Enhanced Enantioselective Optical Trapping enabled by Longitudinal Mie Resonances in Silicon Nanodisks
University of Cantabria（坎塔布里亚大学）
利用硅纳米盘的纵向Mie共振实现高选择性的光学手性分离与捕获
2026-07-27 physics.optics
Calculation and optical measurement of laser trapping forces on non-spherical particles
光学捕获，其中微观粒子被捕获并通过光进行操纵，是一种强大且广泛的技术，其中单光束梯度阱（也称为光镊）用于大量生物和其他应用。作用在被捕获粒子上的力和扭矩是由从捕获光束到粒子的动量和角动量的转移引起的。尽管激光阱看起来很简单，在单个光束中有单个粒子，但精确计算作用在粒子上的光学力和扭矩是困难的。可以使用近似方法进行计算，但仅适用于其有效范围内，例如对于比捕获波长大得多或小得多的粒子，以及对于球形各向同性粒子。这留下了不幸的差距，因为波长尺度粒子具有很大的实际意义，因为它们容易且强烈地被捕获并用于探测有趣的微观和宏观现象，以及非球形或各向异性粒子，生物，晶体或其他，由于它们在自然界中频繁出现，以及旋转这些物体或控制或感测它们的取向的可能性。电磁散射理论的系统应用可以提供激光俘获的一般理论，弥补现有理论的不足。我们在这里提出的力和扭矩的计算从这个理论得到的捕获粒子和讨论可能的应用，包括力和扭矩的光学测量。
2003-08-29 physics.optics
Investigation on trapping capability of circular swallowtail beams
本文通过实验与理论分析系统研究了圆形燕尾光束的捕获力特性，证明其可通过参数调节实现定量操控，并验证了其在光捕获应用中的有效性。
2023-12-02 physics.optics
Tailored optical potentials for Cs atoms above waveguides with focusing dielectric nano-antenna
利用全电介质纳米天线调谐近场提供了一种很有前途的捕获原子的方法，它可以实现强的单原子/光子耦合。在这里，我们报告的光学捕获的概念，其中硅纳米天线产生的芯片级配置的原子的捕获潜力的模拟结果。使用反向传播的入射场，双色失谐的原子铯D-线，我们数值研究纳米天线的几何形状上的光学势的依赖性。我们调整近场的潜在景观，通过调整使用环形纳米天线，配置，使超冷Cs原子的捕获的波导的倏逝场。
2020-05-03 physics.optics
Electromagnetic forces for an arbitrary optical trapping of a spherical dielectric
利用广义Lorenz-Mie和矢量衍射理论，给出了任意位置聚焦光束作用于球形介质粒子的光阱力的解析解。在这种情况下，在聚焦区域中考虑精确的电磁场。采用双镊子装置进行超灵敏力谱和观察力，通过光束偏振和定位展示了横电（TE），横磁（TM）模式的选择性耦合，并观察相应的形态依赖共振（MDR）作为光学力的变化。理论预测与实验结果吻合较好。这里提出的算法可以很容易地扩展到其他束几何形状和散射粒子。
2006-10-10 physics.optics
Extended three dimensional optical tweezers with a Single Gaussian Beam in a stratified medium
Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）；Indian Institute of Science Education and Research Kolkata（印度科学教育研究学院加尔各答分校）
本文提出利用分层介质折射率梯度工程，以单高斯光束实现扩展三维光捕获，通过球差形成多稳定捕获区，为全息光镊提供简化替代方案。
2026-09-22 physics.optics
Fano resonance-assisted all-dielectric array for enhanced near-field optical trapping of nanoparticles
本文利用全介质四极纳米结构中的法诺共振效应，将纳米颗粒光捕获刚度提升二十倍，并实现了阵列内双颗粒同时捕获。
2023-08-07 physics.optics
On-Axis Optical Trapping with Vortex Beams: The Role of the Multipolar Decomposition
本文通过实验和理论研究，探讨了涡旋光束在沿轴光学捕获中的作用，揭示了多极分解对捕获刚度的影响。
2026-01-26 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
A magneto-optical trap with millimeter ball lenses
我们提出了一种磁光阱（MOT）的设计毫米球透镜的基础上，包含在一个金属立方体的0.75 $^{\prime \prime}$边长。我们提出的证据捕获约$4.2\times 10^5$的$^{85}$ Rb原子数密度为$3.2\times 10^9$原子/厘米$^{3}$和加载时间为1.3秒。测量和动力学激光冷却模型被用来表征原子陷阱的设计。该设计提供了几个优于其他类型的MOT的优点：激光功率要求低，小透镜和立方体尺寸允许MOT应用的小型化，以及缺乏大直径的光束路径防止外部黑体辐射进入捕获区域。
2020-05-20 physics.atom-ph physics.optics
Optical trapping of the transversal motion for an optically levitated mirror
光机系统适合于在质量尺度的意义上阐明宏观尺度上的量子现象。系统应该与环境隔离，以避免隐藏量子信号的经典噪声。光学悬浮是一种很有前途的方法来隔离光学机械系统与环境。为了实现光学悬浮，需要捕获所有自由度。到目前为止，人们已经详细地研究了具有光辐射压力的反射镜的纵向捕获和旋转捕获，并通过各种实验进行了验证。然而，很少有人注意到的横向捕获的镜子。在这里，我们报告了一个开创性的结果，我们实验证实了横向捕获的法布里-珀罗腔的镜子使用扭摆。通过这个演示，我们实验证明，光悬浮是可以实现的，只有两个法布里-珀罗腔垂直对齐。这项工作为实现光悬浮和宏观量子系统铺平了道路。
2020-12-21 physics.optics quant-ph
Experimental optical trapping of micro-particles with Frozen Waves
这项工作提出了第一个光学捕获的实验演示与冻结波的微粒。冻结波是一种有效的方法来模拟纵向的无衍射光束的强度，所述无衍射光束是由具有相同频率和阶数的同向传播贝塞尔光束叠加而获得的。组装并优化了基于空间光调制器的全息光镊实验装置。研究了两种冻结波作用于微粒子上的光力分布，结果表明利用冻结波可以获得更高的光阱稳定性。从这种方法的捕获几何形状的显着增强显示了光镊，在很宽的范围内的微操作有前途的应用。
2020-03-24 physics.ins-det physics.optics
Optically assisted trapping with high-permittivity dielectric rings: Towards optical aerosol filtration
控制纳米颗粒的传输、捕获和过滤对于许多应用是重要的。由于它们对重力和热运动的弱响应，可以利用各种物理机制对纳米颗粒进行此类操作。然而，基于光学力的操纵可能是最有吸引力的，因为它构成了一个高度确定性的方法。等离子体纳米结构已被建议用于此目的，但它们具有局部产生热量和将纳米颗粒直接捕获在表面上的缺点。在这里，我们提出了使用的介电环的高介电常数材料捕获纳米粒子。由于它们能够在空间中强烈地定位场，纳米颗粒可以在没有接触的情况下被捕获。我们使用半分析方法来研究这些环捕获纳米颗粒的能力。结果得到全波模拟的支持。应用捕集的概念，纳米粒子过滤的建议。
2016-09-16 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Comparative study of the real-time optical trapping in the Rayleigh regime for continuous and pulsed lasers
实时模拟连续波和飞秒脉冲激光的光阱行为是一个具有挑战性的问题。这是特别如此，因为对于紧密聚焦的激光器，还必须包括光学克尔效应以及热非线性。在这里，我们显示了连续波和飞秒脉冲激光介导的光学捕获通过它们的散射和梯度力在瑞利政权的效果之间的显着差异。在我们新开发的模型中，它也将更容易预测在真实的光学捕获场景中陷阱的稳定性，以及提供有关溶剂，探针和光学参数（如激光类型，功率范围，波长等）选择的信息。
2020-02-01 physics.app-ph physics.optics
0ptical trapping with optical magnetic field and photonic Hall effect forces
本研究首次实验实现高折射率硅纳米颗粒的光磁捕获，提出包含光磁极化率与光子霍尔效应电-磁散射力的理论，经麦克斯韦应力张量验证，拓展了光镊研究边界，为纳米操控等领域提供新方向。
2024-08-19 physics.app-ph physics.optics
Precise position- and angular-controllable optical trapping and manipulation via a single vortex-pair beam
利用激光束的光学捕获和操纵在包括生物学、原子科学和纳米纤维的许多领域中起着关键作用。在这里，我们提出并实验证明了第一次使用的涡旋对光束的光学捕获和操纵。我们成功地捕获两个球形微粒同时由一个单一的涡旋对光束。通过调节涡旋对光束初始相平面上涡旋的离轴距离，实现了对捕获球形微粒的精确位置可控操纵。基于涡旋对光束的特点，利用涡旋对光束作为光学扳手，通过旋转初始相位结构实现了圆柱微棒的高精度角度可控旋转。我们的结果提供了一个丰富的控制捕获微粒，并在生物领域，光学驱动的微机械或电机有非常重要的应用。
2020-10-28 physics.app-ph physics.optics
