近日，西安光機(jī)所瞬態(tài)光學(xué)與光子技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室姚保利研究員團(tuán)隊(duì)在軸平面光學(xué)捕獲和成像方面取得重要進(jìn)展這標(biāo)志著該所在光學(xué)微操縱基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的工作和成果得到了國(guó)際同行的高度關(guān)注和認(rèn)可。

　　自從Ashkin在1986年發(fā)現(xiàn)光學(xué)梯度力可以捕獲微小粒子后，光學(xué)捕獲技術(shù)被廣泛應(yīng)用于原子物理、膠體物理、生物醫(yī)學(xué)等微觀領(lǐng)域的研究。迄今為止，與此相關(guān)的工作已獲得三次諾貝爾物理獎(jiǎng)：1997年激光原子冷卻技術(shù)、2001年玻色愛因斯坦凝聚以及2018年光鑷技術(shù)。

　　盡管光學(xué)捕獲技術(shù)取得了巨大的成功，但它的發(fā)展仍然面臨著許多科學(xué)技術(shù)問題挑戰(zhàn)，例如如何捕獲更小的粒子、如何增加操控范圍等。雖然在焦平面區(qū)域的光學(xué)捕獲已經(jīng)取得了豐碩的成果，但在軸平面內(nèi)的光學(xué)捕獲和觀測(cè)技術(shù)仍然是一個(gè)難題。因此，軸平面捕獲和觀測(cè)技術(shù)具有重要的科學(xué)意義。

　　姚保利團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多年的理論和技術(shù)研究，提出了一種軸平面光學(xué)捕獲與成像技術(shù)。通過采用特殊設(shè)計(jì)的樣品池和微結(jié)構(gòu)棱鏡，將軸平面內(nèi)信息映射到橫向平面觀測(cè)，突破了傳統(tǒng)光學(xué)捕獲觀測(cè)技術(shù)中操作和觀測(cè)范圍局限于焦平面的限制，可以準(zhǔn)確、快速地描述多種特殊光場(chǎng)，在產(chǎn)生特殊光場(chǎng)時(shí)，全息圖的計(jì)算速度比傳統(tǒng)方法可提高幾十倍，高效地實(shí)現(xiàn)了特殊光場(chǎng)對(duì)粒子的軸平面光學(xué)捕獲。

　　基于此技術(shù)，團(tuán)隊(duì)首次實(shí)現(xiàn)了軸平面全息光鑷，可對(duì)多目標(biāo)粒子在三維空間進(jìn)行任意操控，對(duì)特殊光場(chǎng)與粒子相互作用動(dòng)力學(xué)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)。實(shí)驗(yàn)展示了貝塞爾光束、艾里光束、蛇形光束等特殊光場(chǎng)對(duì)粒子的光學(xué)輸運(yùn)過程。軸平面光學(xué)捕獲和成像技術(shù)極大地提升了光學(xué)捕獲在三維空間操控粒子的能力，在研究特殊光場(chǎng)與粒子相互作用方面具有巨大的潛力。

　　姚保利團(tuán)隊(duì)自2004年起，在光學(xué)微操縱和特殊光場(chǎng)與微粒相互作用方面開展了長(zhǎng)期的理論和實(shí)驗(yàn)研究工作。團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)出了具有特色的光鑷微操作儀并產(chǎn)業(yè)化，已向國(guó)內(nèi)高校和科研單位售出了十余臺(tái)，并出口加拿大。近年來對(duì)全息光鑷技術(shù)及特殊光場(chǎng)捕獲微粒進(jìn)行了深入的研究。研究成果先后在PRL、OL、PRA、OE、JOSAB等國(guó)際學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文30余篇，得到了國(guó)外同行專家的認(rèn)可和積極的評(píng)價(jià)。

　　相關(guān)研究成果于2020年2月25日在線發(fā)表在物理類權(quán)威綜述雜志《Reports on Progress in Physics》（物理學(xué)進(jìn)展報(bào)告）上。（西安報(bào)業(yè)全媒體記者 張瀟）

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