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基于低损光学相变和超透镜的可控多阱光镊

Controllable multi-trap optical tweezers based on low loss optical phase change and metalens

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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.

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

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西南大学人工智能学院, 重庆 400715

国防科技大学物质与材料科学实验中心, 长沙 410073

国防科技大学前沿交叉学科学院, 长沙 410073

西南大学药学院, 发光与分子传感教育部重点实验室, 重庆 400715

西南大学物理科学与技术学院, 重庆 400715

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超透镜 光镊 光学相变 三维空间

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2023

10.7498/aps.72.20221794

物理学报
中国物理学会，中国科学院物理研究所

物理学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：1.038
ISSN：1000-3290
年,卷(期)：2023.72(2)
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