近日，西安光机所瞬态光学与光子技术国家重点实验室姚保利研究员团队在轴平面光学捕获和成像方面取得重要进展这标志着该所在光学微操纵基础研究领域的工作和成果得到了国际同行的高度关注和认可。

　　自从Ashkin在1986年发现光学梯度力可以捕获微小粒子后，光学捕获技术被广泛应用于原子物理、胶体物理、生物医学等微观领域的研究。迄今为止，与此相关的工作已获得三次诺贝尔物理奖：1997年激光原子冷却技术、2001年玻色爱因斯坦凝聚以及2018年光镊技术。

　　尽管光学捕获技术取得了巨大的成功，但它的发展仍然面临着许多科学技术问题挑战，例如如何捕获更小的粒子、如何增加操控范围等。虽然在焦平面区域的光学捕获已经取得了丰硕的成果，但在轴平面内的光学捕获和观测技术仍然是一个难题。因此，轴平面捕获和观测技术具有重要的科学意义。

　　姚保利团队经过多年的理论和技术研究，提出了一种轴平面光学捕获与成像技术。通过采用特殊设计的样品池和微结构棱镜，将轴平面内信息映射到横向平面观测，突破了传统光学捕获观测技术中操作和观测范围局限于焦平面的限制，可以准确、快速地描述多种特殊光场，在产生特殊光场时，全息图的计算速度比传统方法可提高几十倍，高效地实现了特殊光场对粒子的轴平面光学捕获。

　　基于此技术，团队首次实现了轴平面全息光镊，可对多目标粒子在三维空间进行任意操控，对特殊光场与粒子相互作用动力学过程进行实时观测。实验展示了贝塞尔光束、艾里光束、蛇形光束等特殊光场对粒子的光学输运过程。轴平面光学捕获和成像技术极大地提升了光学捕获在三维空间操控粒子的能力，在研究特殊光场与粒子相互作用方面具有巨大的潜力。

　　姚保利团队自2004年起，在光学微操纵和特殊光场与微粒相互作用方面开展了长期的理论和实验研究工作。团队自主研发出了具有特色的光镊微操作仪并产业化，已向国内高校和科研单位售出了十余台，并出口加拿大。近年来对全息光镊技术及特殊光场捕获微粒进行了深入的研究。研究成果先后在PRL、OL、PRA、OE、JOSAB等国际学术刊物上发表论文30余篇，得到了国外同行专家的认可和积极的评价。

　　相关研究成果于2020年2月25日在线发表在物理类权威综述杂志《Reports on Progress in Physics》（物理学进展报告）上。（西安报业全媒体记者 张潇）

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