不同偏振态的涡旋光束对粒子的光致旋转研究

【作者】 李曼曼； 严绍辉； 姚保利； 梁言生； 雷铭； 杨延龙； 闵俊伟；

【机构】 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子学技术国家重点实验室；

【摘要】 光学捕获自1970年第一次示范以来,以其独特的非接触性和无创性操纵微小物体的能力引起了强烈的关注。在光学捕获中,利用激光束对微粒进行旋转操作对于一些实际微系统非常重要。这种光致旋转技术可以基于捕获粒子形状的不对称性,粒子的双折射性,或者通过携带特殊相位结构激光束的轨道角动量(OAM)转移来实现。在这些方法中,OAM转移的方法是最可行的,因为它不依赖粒子的固有性质。涡旋光束携带OAM,能够诱导捕获粒子做轨道旋转运动。涡旋光束的偏振态在一定程度上将影响这种光致旋转。数值结果表明,瑞利粒子在圆偏振、径向偏振和方位角偏振涡旋光束下绕光轴做均匀轨道运动,而在线偏振涡旋光束下做非均匀轨道运动;在前者之中,圆偏振涡旋光束诱导产生的轨道矩最大;此外,通过改变涡旋光束的拓扑荷数发现,圆偏振产生的最佳轨道矩优于其他三种偏振。这些结果表明,圆偏振涡旋是这几种偏振涡旋中最适合用来旋转粒子的模式。更多还原