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Optical trapping with structured light: a review

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Advanced Photonics 2021年第3期3卷 4-43页

作者： Yuanjie Yang Yu-Xuan Ren Mingzhou Chen Yoshihiko Arita carmelo rosales-guzmán University of Electronic Science and Technology of China School of PhysicsChengduChina University of Hong Kong Department of Electrical and Electronic EngineeringHong Kong SARChina University of St Andrews SUPASchool of Physics and AstronomySt AndrewsUnited Kingdom Chiba University Molecular Chirality Research CenterChibaJapan Centro de Investigaciones enÓptica A.C.LeónGuanajuatoMexico Harbin University of Science and Technology Wang Da-Heng Collaborative Innovation Center for Quantum Manipulation and ControlHarbinChina

Optical trapping describes the interaction between light and matter to manipulate micro-objects through momentum *** the case of 3D trapping with a single beam,this is termed optical *** tweezers are a powerful and noninvasive tool for manipulating small objects,and have become indispensable in many fields,including physics,biology,soft condensed matter,among *** the early days,optical trapping was typically accomplished with a single Gaussian *** recent years,we have witnessed rapid progress in the use of structured light beams with customized phase,amplitude,and polarization in optical *** beam properties,such as phase singularities on-axis and propagation invariant nature,have opened up novel capabilities to the study of micromanipulation in liquid,air,and *** summarize the recent advances in the field of optical trapping using structured light beams.

关键词： optical trapping structured beams vortex beam optical angular momentum.

非线性光场调控实现12倍相位超分辨实时干涉测量

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红外与激光工程 2023年第8期52卷 310-314页

作者：张鑫宇吴海俊 carmelo rosales-guzmán 白振旭朱智涵胡小鹏祝世宁哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院大珩协同创新中心黑龙江哈尔滨150080 南京大学固体微结构物理国家重点实验室江苏南京210093 河北工业大学先进激光技术研究中心天津300401

光学干涉仪是现代精密测量技术的核心支撑,但其分辨率受到光源波长的限制,无法通过无限减小波长提高分辨率,而“相位超分辨”即是指设法解决光源波长限制的技术手段。目前“相位超分辨”研究主要通过调控n光子纠缠态的途径实现,但是由于... 详细信息

光学干涉仪是现代精密测量技术的核心支撑,但其分辨率受到光源波长的限制,无法通过无限减小波长提高分辨率,而“相位超分辨”即是指设法解决光源波长限制的技术手段。目前“相位超分辨”研究主要通过调控n光子纠缠态的途径实现,但是由于n光子纠缠态制备与调控的极高难度和符合计数的极低效率使得该途径无法用于实际测量。针对这一瓶颈,笔者联合团队利用轨道角动量(OAM)相干态在光学超晶格中的级联参量上转换过程高效构造、提取多光子复振幅信号。实现了n=12倍的相位超分辨干涉信号的实时测量,为发展可实际应用的高倍率相位超分辨干涉测量技术提供了一条全新的物理途径。

关键词：相位超分辨非线性光学光场调控

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完美平顶涡旋光束

量子电子学报 2022年第1期39卷 136-141页

作者：姜嘉琪 carmelo rosales-guzmán 朱智涵哈尔滨理工大学黑龙江省量子调控重点实验室大珩协同创新中心黑龙江哈尔滨150080

由于能够提供独特的光-物质交互界面,携带净轨道角动量的各类涡旋光束成为光场调控研究的热点问题。随着相关研究的不断深入,光镊以及非线性光学领域都特别需要一种具有均一空间强度分布且无曲率相位梯度的"完美平顶涡旋"光束。针对这... 详细信息

由于能够提供独特的光-物质交互界面,携带净轨道角动量的各类涡旋光束成为光场调控研究的热点问题。随着相关研究的不断深入,光镊以及非线性光学领域都特别需要一种具有均一空间强度分布且无曲率相位梯度的"完美平顶涡旋"光束。针对这一问题,从理论出发基于超高斯模型提出"完美平顶涡旋"的复振幅计算全息产生技术,并利用相位型空间光调制器构成的数字傅里叶变换系统实验论证了"完美平顶涡旋"在焦场区域的可控产生与调控,重点阐述了在给定孔径限制条件下获取光滑涡旋奇点的强度控制原理及方法。

关键词：傅里叶光学轨道角动量涡旋光束平顶光束计算全息

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光场空间结构全维度非线性调控理论及应用

红外与激光工程 2023年第8期52卷 305-309页

作者：吴海俊于丙石姜嘉琪赵波 carmelo rosales-guzmán 白振旭朱智涵史保森哈尔滨理工大学黑龙江省量子调控重点实验室大珩协同创新中心黑龙江哈尔滨150080 河北工业大学先进激光技术研究中心天津300401 中国科学技术大学中国科学院量子信息重点实验室安徽合肥230026

得益于数字全息与几何相位平面光学技术的逐渐成熟,空间结构光场调控及应用研究已在线性光学领域取得蓬勃发展。与之相比,以非线性光学为物理途径的相关研究虽能实现许多关键功能(如光场间信息交互)却仍处于起步阶段。笔者课题组在国家... 详细信息

得益于数字全息与几何相位平面光学技术的逐渐成熟,空间结构光场调控及应用研究已在线性光学领域取得蓬勃发展。与之相比,以非线性光学为物理途径的相关研究虽能实现许多关键功能(如光场间信息交互)却仍处于起步阶段。笔者课题组在国家自然科学基金等项目的支持下,近期聚焦光场调控与非线性光学领域前沿问题“空间多模态经典及量子光场的非线性产生、变换及接口技术”,重点突破了空间全维度参量变换理论与相关技术瓶颈,取得了一系列理论及应用创新成果,为高维量子光学相关实验研究的开展打下坚实基础。

关键词：结构光场非线性光学光场调控

Free-space local nonseparability dynamics of vector modes

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Photonics Research 2021年第4期9卷 439-445页

作者： Xiao-Bo Hu Benjamin Perez-Garcia Valeria Rodríguez-Fajardo Raul I.Hernandez-Aranda Andrew Forbes carmelo rosales-guzmán Wang Da-Heng Collaborative Innovation Center Heilongjiang Provincial Key Laboratory of Quantum Manipulation and ControlHarbin University of Science and TechnologyHarbin 150080China Photonics and Mathematical Optics Group Tecnologico de MonterreyMonterrey 64849Mexico School of Physics University of the WitwatersrandJohannesburg 2050South Africa Centro de Investigaciones enÓptica A.C.Loma del Bosque 115Colonia Lomas del campestre37150 LeónGto.Mexico

One of the most prominent features of quantum entanglement is its invariability under local unitary transformations,which implies that the degree of entanglement or nonseparability remains constant during free-space propagation,true for both quantum and classically entangled *** we demonstrate an exception to this rule using a carefully engineered vectorial light field,and we study its nonseparability dynamics upon free-space *** show that the local nonseparability between the spatial and polarization degrees of freedom dramatically decays to zero while preserving the purity of the state and hence the global *** show this by numerical simulations and corroborate it *** results evince novel properties of classically entangled modes and point to the need for new measures of nonseparability for such vectorial fields,while paving the way for novel applications for customized structured light.

关键词： local dynamics quantum

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基于矢量光束空间偏振层析的相位精密测量

激光与光电子学进展 2023年第11期60卷 281-285页

作者：李春宇吴海俊姜嘉琪 carmelo rosales-guzmán 赵波朱智涵哈尔滨理工大学黑龙江省量子调控重点实验室大珩协同创新中心黑龙江哈尔滨150080

矢量光场独特的空间模式及偏振分布使其成为目前研究的热点问题,模间相位的变化直接影响矢量光场的偏振分布,使其在测量及传感领域具有巨大的应用潜力。提出并实验论证了一种由矢量光场注入的单频激光干涉仪技术:首先将臂间微小位移映... 详细信息

矢量光场独特的空间模式及偏振分布使其成为目前研究的热点问题,模间相位的变化直接影响矢量光场的偏振分布,使其在测量及传感领域具有巨大的应用潜力。提出并实验论证了一种由矢量光场注入的单频激光干涉仪技术:首先将臂间微小位移映射为矢量传感光场的模间相位变化,然后通过空间偏振层析实时监测、解算光场矢量模态,进而可在任意相位变化区间(含相位不敏感区域)实现标准量子或海森堡(注入n00n态时)极限的相位测量精度。

关键词：矢量光束空间斯托克斯层析相位精密测量

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