針對(duì)上述挑戰(zhàn)，聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)提出可調(diào)控縱向演化與橫向陣列分布的廣義光扳手方案。在縱向維度上，引入“凍結(jié)波”理論，在傳播軸上構(gòu)建具有預(yù)設(shè)強(qiáng)度和相位梯度的光扳手，賦予其隨傳播形態(tài)演化的能力。在橫向維度上，通過(guò)疊加特定的偏折相位，構(gòu)建出光學(xué)扳手陣列。

　　在此基礎(chǔ)上，研究人員進(jìn)一步發(fā)展了全復(fù)振幅調(diào)控技術(shù)，通過(guò)定制特殊瓊斯矩陣，獨(dú)立優(yōu)化納米柱的長(zhǎng)度、寬度和面內(nèi)旋轉(zhuǎn)角，實(shí)現(xiàn)了對(duì)正交偏振與同偏振分量的相位延遲及轉(zhuǎn)換效率的精確調(diào)控，構(gòu)建出多功能偏振復(fù)用光操控器件。

　　這一成果的取得，離不開(kāi)西安光機(jī)所與相關(guān)單位的長(zhǎng)期合作基礎(chǔ)。此前，西安光機(jī)所團(tuán)隊(duì)與南京大學(xué)團(tuán)隊(duì)聯(lián)合，研制了具有橫向光力驅(qū)動(dòng)的多自由度“超構(gòu)載具”。在本次聯(lián)合攻關(guān)中，西安光機(jī)所再次發(fā)揮在光學(xué)微操縱領(lǐng)域的技術(shù)積累與理論儲(chǔ)備，不僅為兩類超構(gòu)表面的光場(chǎng)設(shè)計(jì)提供重要理論指導(dǎo)，更為該器件的功能驗(yàn)證搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)并開(kāi)展性能測(cè)試。

　　研究中通過(guò)引入前期發(fā)展的等弧長(zhǎng)采樣相位設(shè)計(jì)方法，協(xié)同優(yōu)化了相位梯度與場(chǎng)強(qiáng)梯度力。這相當(dāng)于讓光扳手在“拉住”微粒的同時(shí)，也能更平穩(wěn)地“帶著”微粒運(yùn)動(dòng)，從而解決因局部強(qiáng)度梯度導(dǎo)致的微粒輸運(yùn)受阻問(wèn)題。

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該器件能夠使任意形狀的光扳手兼具束縛與輸運(yùn)微粒的能力，實(shí)現(xiàn)多微粒的面內(nèi)及面外穩(wěn)定并行操控，有力證實(shí)了“廣義超構(gòu)光學(xué)扳手”在多目標(biāo)、高維度軌跡定制方面的卓越性能，有望為光學(xué)微操縱系統(tǒng)的片上集成提供關(guān)鍵器件。

　　據(jù)悉，西安光機(jī)所姚保利、徐孝浩團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期在光場(chǎng)調(diào)控與光學(xué)微操縱方面開(kāi)展理論和實(shí)驗(yàn)研究工作，持續(xù)推動(dòng)光鑷技術(shù)從基礎(chǔ)原理走向器件化應(yīng)用。