对准控制的光学轨道俘获单颗悬浮气溶胶用于动态颗粒感知

《Physical Review Applied》：Alignment-controlled optical orbital trapping of single airborne aerosols for dynamical particle sensing

　　聚焦光束陷阱中的光学力通常是非保守的，然而利用这种非保守分量来控制气载单粒子动力学的应用仍然有限。我们演示了一种双光束光学陷阱，通过调节两个反向传播焦点的相对位置，可以使单个气溶胶颗粒在局域束缚和持续轨道运动之间切换。轴向间距 $\Delta D$ 控制非保守环流的起始，而横向偏移 $\Delta R$ 调节投影轨道的尺寸并导致旋转频率发生单调变化。T 矩阵光学力计算和朗之万模拟通过显示有限的轴向错位会激活一个环量力分量，而近零轴向间距则会产生以束缚为主的力场，从而支持了这一解释。实验通过均方位移和频率测量证实了预测的切换行为。我们进一步表明，投影轨道几何形状提供了一种依赖于粒子的可观测量，其中轨道各向异性 $A_y / A_x$ 随气溶胶直径系统地变化。这些结果为单颗气载粒子的受控轨道动力学以及基于非平衡轨迹观测量的未来气溶胶测量提供了一个紧凑、低功率的平台。