Оптическая скакалка, создающая поперечный орбитальный угловой момент и обеспечивающая орбитальное движение частиц параллельно оптической оси

В оптических пинцетах на основе структурированного света сложной технической задачей остаётся создание полного кругового движения захваченных частиц параллельно оптической оси. Мы предлагаем и создаём новую оптическую скакалку, сочетая формирование пучка, теорему о сдвиге Фурье и технологию сращивания пучков. Оптическая скакалка создаёт поперечный орбитальный угловой момент (то есть номинальный орбитальный угловой момент, направление которого перпендикулярно оптической оси) и передаёт его частицам. Возникающий поперечный вращающий момент заставляет частицы совершать орбитальное движение параллельно оптической оси. В экспериментах с оптическими пинцетами показано, что разработанная оптическая скакалка обеспечивает орбитальное движение частиц полистирола параллельно оптической оси. Кроме того, с её помощью частицы движутся по наклонной спиральной и трёхмерной циклоидальной траекториям. Использование орбитального углового момента, создаваемого лазерным пучком, расширяет возможности управления движением частиц и имеет большое значение для применения оптических пинцетов в оптических манипуляциях, микромеханике и моделировании небесных орбит.