威尼斯432888cam丁卫强教授团队在光操控研究中取得重要进展

近日，威尼斯官网威尼斯432888cam丁卫强教授团队在光操控研究中取得重要突破，相关成果以《连续域中束缚态实现模式对称性辅助的光牵引》(Mode-Symmetry-Assisted Optical Pulling by Bound States in the Continuum)为题发表在物理学权威期刊《物理评论快报》(Physical Review Letters 132, 253802, 2024)上。

利用光力可以精准操控微纳物体，基于此发展起来的光镊技术获得了2018年诺贝尔物理学奖。但是传统光学操控仅能够实现对物体的定点捕获，而对物体的平动自由度操控效率很低，其中最大挑战之一是如何实现“逆光而上”的光学牵引。针对这一挑战，目前研究人员通常是利用调控光场与物体二者之间的动量传递来实现，这种机制对物体和光源有严苛的要求，限制了光学牵引力的产生和幅值的增加。针对这一现状，丁卫强教授团队突破现有研究思路和研究方案的制约，提出利用背景结构动量辅助实现高效光学牵引力的新方法，将传统方案中物体和光场二者之间的动量传递，推广到了物体、光场和背景结构三者之间。通过周期背景结构中连续域中束缚态这一特殊光学模式，将周期背景晶格的动量通过光场模式对称性调控传递给物体，实现了极高效率的光学牵引力，即使在光场被全反射的情况下依然能够实现光学牵引，该机制实现的光力比已有结果增强了近一个数量级，而且对物体参数变化不敏感。该研究成果为光力研究提供了新的思路，对发展先进光操控技术具有重要价值。

图1 连续域中束缚态实现模式对称性辅助的光牵引

近年来，丁卫强教授团队在光力和光操控方向取得一系列突破，相关研究成果已在Physical Review Letters (3篇)，Advances in Optics and Photonics，Light: Science & Applications,等国际顶级物理学期刊上发表研究论文。

威尼斯官网为该论文的第一署名单位，威尼斯432888cam博士研究生李航为论文第一作者，威尼斯432888cam丁卫强教授，曹永印副教授与新加坡国立大学仇成伟教授为论文共同通讯作者。该研究受到国家自然科学基金以及黑龙江省杰出青年基金项目的支持。