1.一种利用关联涡旋阵列实现微粒光漏开关的装置,由激光器(1),扩束器(2),空间光调制器(3),计算机(4),小孔光阑(5),10x物镜(6)组成;其特征在于:(A)表示第k张全息图产生的光场是由N个子光源构成的径向阵列在M个相干叠加场中形成
此处取N=5;δp表示随机相位,范围为0~2π;表示第j个子光源的光场,为该子光源光场的初相位,αj为子光源的方位角,0≤L0
(B)将计算机(4)与空间光调制器(3)连接;将全息图序列加载至所述空间光调制器(3),并以动态帧的形式在液晶屏重复播放;打开激光器(1)产生波长稳定的线偏振光,调整所述激光器(1)出射光的偏振面使其与空间光调制器(3)匹配;将所述激光器(1)的出射光束射入扩束器(2)上进行扩束;将所述扩束后的光束射入所述空间光调制器(3)的液晶屏,调节所述空间光调制器(3)液晶屏的角度,使经过调制的光束经液晶屏反射竖直向上;
(C)使用小孔光阑(5)选取一级衍射光,并将此一级衍射光照射进入10x物镜(6)中聚焦产生光阱;所述竖直向上方向为重力场反方向;将微粒放入光阱中,微粒受到来自光束竖直向上的力和自身重力,其状态由经过所述空间光调制器(3)调制产生的关联涡旋光束的相位和相干度决定,相位和相干度可分别通过参数L0和c0调节;
(D)处在关联涡旋光束中心位置处的微粒不会受到相位的影响而改变运动状态;只有当微粒的初始位置不在光束中心位置时,微粒才会受光的导引而旋转;当L0=1,2时,所产生的关联涡旋导引微粒顺时针旋转,且状态L0=2比状态L0=1转速更快;当L0=3,4时,所产生的关联涡旋导引微粒逆时针旋转,且状态L0=4比状态L0=3转速更快;非中心位置的微粒感受到的光力在水平方向不对称,这使得微粒向光束中心移动,从而形成微粒光漏斗;当c0增大时,所述关联涡旋光束的相干度降低,中心光强增大,处于中心位置的微粒在光场作用下向上移动;当c0减小时,所述关联涡旋光束的相干度增大,中心光强减弱,处于中心位置的微粒在重力作用下向下移动;当L0=0和5时,由五个子光源构成的径向阵列不能形成涡旋光,微粒光漏斗消失;
(E)所述计算机(4)反复产生的各张全息图的随机相位彼此无关;
(F)所述10x物镜(6)要放在远场才能形成涡旋光束,距离为10倍的瑞利距离。