近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)物理學(xué)院丁衛(wèi)強教授課題組在光力與光操控研究中取得重要突破，相關(guān)成果以《動量拓撲誘導(dǎo)的光學(xué)牽引力》（Momentum-Topology-Induced Optical Pulling Force）為題發(fā)表在物理學(xué)權(quán)威期刊《物理評論快報》（Physical Review Letters124, 143901, 2020）上。
光學(xué)牽引力是光力與光操控領(lǐng)域最近提出的一種新效應(yīng)，其中不僅蘊含著豐富的物理內(nèi)涵，同時還具有廣闊的應(yīng)用前景，因此受到了人們的廣泛關(guān)注。這項研究提出了一種新的光學(xué)牽引力機制，該機制是基于對介質(zhì)體系中光場動量拓撲結(jié)構(gòu)的調(diào)控，而非對光場本身的調(diào)控。課題組通過深入理論研究發(fā)現(xiàn)，光學(xué)牽引力難以產(chǎn)生的物理本質(zhì)在于光場動量拓撲的凸面構(gòu)形。如果能構(gòu)造出一種特殊的光學(xué)介質(zhì)，使其中的光場動量拓撲為反常的凹面形態(tài)，則光學(xué)牽引力的產(chǎn)生難題便從根本上迎刃而解。基于此，課題組利用周期光子晶格構(gòu)造出了具有這種特殊性質(zhì)的光學(xué)介質(zhì)，實現(xiàn)了高效、穩(wěn)定、寬帶的光學(xué)牽引力。該研究成果深化了人們對光場動量本性的認識，為光力和光操控研究打開了一扇全新的視角，對該領(lǐng)域的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究產(chǎn)生重要影響。
圖.基于動量拓撲結(jié)構(gòu)調(diào)控的光學(xué)牽引力產(chǎn)生機制(a,b)，以及在周期光子晶格結(jié)構(gòu)中的實現(xiàn)(c)
該成果是丁衛(wèi)強教授課題組繼2018年提出自誘導(dǎo)光牽引效應(yīng)（Physical Review Letters 120, 123901, 2018）以來，在光力與光操控領(lǐng)域取得的又一重要突破。該課題組將人工微納光子結(jié)構(gòu)與光力光操控兩個方向深度融合，率先把周期結(jié)構(gòu)中的晶格動量引入到光力的產(chǎn)生過程中，引領(lǐng)了光力與光操控領(lǐng)域的發(fā)展新方向。
哈爾濱工業(yè)大學(xué)為該論文的第一署名單位，物理學(xué)院博士研究生李航為論文第一作者，物理學(xué)院丁衛(wèi)強教授與新加坡國立大學(xué)仇成偉教授為論文共同通訊作者。該研究受到國家自然科學(xué)基金以及哈工大“雙一流”建設(shè)項目的支持。
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