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基于光学旋涡的光镊及其位相元件的研究的综述报告
光学旋涡是自然光中存在的一种特殊的光学场，它的螺旋波前结构和角动量成分都可以实现对物质的精准控制，成为许多应用研究的热门领域。其中，光学旋涡的应用之一是光学镊，它通过操纵光场中的角动量，可以在纳米尺度上实现对单个分子、单个细胞等微观对象的控制。此外，利用光学旋涡的位相元件也为光学信息处理提供了一种新的途径。本文将对基于光学旋涡的光镊及其位相元件的研究进行综述。
一、光电双力镊
光电双力镊（opticaltweezer）是一种利用光学旋涡的光束以及重量级微粒子的旋转自旋角动量（AngularMomentum，简称AM）达到分离、排序或操纵单个小分子的技术。实验中，将展成光学旋涡的高斯光束与微粒子接触，利用光学旋涡产生的AM力将其捕捉、排序或旋转。在这个过程中微粒子会被“固定”在旋涡上，并且旋涡的特殊局部结构会对微粒子施加不同的力。
该技术应用广泛，它可用于蛋白质分子动力学及生命科学研究、材料学晶格形态研究及药物研发等方面的微纳加工技术。首先，它可以用于快速、恒定且可控制地下载或精确操纵光学器件中的物体；其次，除了在催化、化学分析、药物输送等领域上用于生命科学研究外，它还可用于广泛的材料领域，例如制造更快更强的电子器件、制造更好的玻璃和混凝土等；第三，通过选择合适的光学旋涡结构及旋涡的光强分布，可以实现捕获、调节和逆转微观颗粒的旋转自旋。
二、光学螺旋棱镜
光学螺旋棱镜（Opticalspiralprism）是利用光学旋涡漩涡效应而制成的一种三维微纳光学元件，它可以将入射光产生天顶极向和方位极向的分离效应。该元件可以通过简单的自准可调的结构实现，在实时、高吞吐量的光学过程中快速光刻出光学元件，为光学信息处理提供了一个独特的途径。
该元件除具有将环面、普通光波进行空间转换、扭曲等优点外，还利用螺旋波前的特殊结构，可控制入射光的偏振状态。在实际应用中，光学螺旋棱镜可用于超分辨成像、空间通信、基于光学旋涡的微操作等方面的研究。
三、光学旋涡制动器
光学旋涡制动器（opticalvortexbrake）是利用光学旋涡来控制物体的阻尼和运动的一种技术。它利用光学旋涡的旋转AM以及光场的通量来影响物体的运动状态。当物体相对于光学旋涡旋转时，它会受到AM力的作用，进而产生阻尼并停止旋转。
该技术的应用很广泛，它可用于控制微纳米系统、微机械臂、微流体系统的运动，可用于光学测量、自动化工具、生物学和医学等领域。
综上所述，利用光学旋涡的光镊及其位相元件的研究，可以在微观世界中实用制造，控制精度高，应用广泛。未来，这项技术将成为不可或缺的工具，推动物理学领域的发展。