读文献 | Laser Photonics Reviews - 2023 - 紧聚焦中的横向自旋探测

文摘 2024-09-13 09:00 广东

文章研究了通过紧聚焦方法在光镊中产生的横向自旋（TSAM）对液晶微粒的影响，并探讨了其在理论和实验上的应用。首先，作者介绍了TSAM的基本概念及其与光的偏振态、传播模式的关系，强调了紧聚焦技术在产生显著的TSAM方面的优势。接着，通过数值模拟，详细分析了不同类型光束（包括径向和旋向偏振光）在经过特定介质时，如何有效地转化为具有特定方向和强度的TSAM，并预测了这些TSAM对处在不同折射率介质中的微粒可能产生的影响。实验部分则展示了利用精心设计的实验装置和样品（含有液晶微粒的水溶液），成功观察到并测量了由于TSAM作用于液晶微粒而引起的旋转效应。通过比较不同情况下得到的数据，研究人员能够区分出由光的电场和磁场成分单独引起的不同类型的TSAM效应。最后，论文总结了这一研究对于理解光与物质相互作用的新视角，尤其是在非线性光学现象方面的重要性，并展望了该研究成果在未来光学控制和粒子操纵领域的潜在应用。

研究要点

紧聚焦的矢量光束微粒相互作用及其动力学研究
矢量偏振光束产生非零电场和磁场自旋角动量的研究
矢量偏振光束的电场和磁场密度计算方法及应用
紧聚焦矢量光束的非平行传播对实验结果的影响分析

光镊中光场对微粒的作用机制分析

文章介绍了一项实验研究中的光学系统和数值分析结果。该实验使用高NA物镜和不同折射率的介质层来产生光束，并通过样本室内的液晶滴进行测量。数值分析结果显示了不同折射率下产生的转矩偏移量和方向，以及不同极化方式对转矩的影响。此外，该实验还探讨了电场和磁场对转矩的作用机制，并提出了可能的应用前景。

图1 a)径向和旋向偏振结构矢量光束的示意图，并举例说明双折射LC液滴绕其轴进行横向旋转。b)数值分析和光镊系统中使用的分层介质的说明。

控制光学陷阱中的自旋角动量转移实验研究

文章讨论了在光束聚焦下产生的非均匀自旋轨道角动量对液晶微粒的影响，并通过实验验证了这种影响的存在。该研究对于理解光与物质之间的相互作用具有重要意义，同时也为设计和制造光学陷阱提供了新的思路和方法。实验使用了传统的光镊配置和液晶微粒作为样品，通过对样品的旋转运动进行观察和测量来分析其受到的自旋轨道角动量的影响。该研究还计划进一步探索其他类型的光束和材料对于光学陷阱的设计和控制的作用。

图2 自旋角动量转移实验结果。

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