基于低损光学相变和超透镜的可控多阱光镊

作者：王焱; 彭妙; 程伟; 彭政; 成浩; 臧圣寅; 刘浩; 任孝东; 帅雨贝; 黄承志^*; 吴加贵^*; 杨俊波^*

来源：Acta Physica Sinica, 2023, 72(02): 292-303.

• 超透镜
• 光镊
• 光学相变
• 三维空间

为提升光镊在三维空间中对粒子的捕获性能,本文设计和分析了新型的双阱和多阱超透镜光镊方案.首先基于低损耗相变材料Sb2S3设计了可控超透镜双阱光镊,并对两个半径为250 mm的SiO2粒子所受光力进行了矢量横向分析和轴向分析.仿真实验结果表明,当Sb2S3在晶态下时,超透镜捕获的两个粒子的横向光阱刚度kx分别达到了约25.7 pN/(μm·W)和37.4 pN/(μm·W),轴向光阱刚度kz均约为10.0 pN/(μm·W);而当Sb2S3在非晶态下时,kx和kz值均降低到其对应晶态下的1/10,且此时粒子在z方向上不能被稳定捕获,从而实现了在三维空间中对粒子的可控捕获.进一步本文给出了阵列式的可控多阱光镊.通过调控相变材料Sb2S3的晶态和非晶态,能形成不同组合粒子的三维捕获方案.这些新型可控光镊可实现多种方式的三维空间粒子捕获,提高了光镊的灵活性,为超透镜在光镊领域中的应用提供了一种新思路.

• 单位
  国防科技大学; 西南大学