基于低损光学相变和超透镜的可控多阱光镊

摘要

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Sb_(2)S_(3)设计了可控超透镜双阱光镊,并对两个半径为250 mm的SiO_(2)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Sb_(2)S_(3)在晶态下时,超透镜捕获的两个粒子的横向光阱刚度k_(x)分别达到了约25.7 pN/(μm·W)和37.4 pN/(μm·W),轴向光阱刚度k_(z)均约为10.0 pN/(μm·W);而当Sb_(2)S_(3)在非晶态下时,k_(x)和k_(z)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Sb_(2)S_(3)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.