Photonische Traktorstrahlen: ein Überblick

In der Regel kann ein nicht fokussierter Lichtstrahl, wie zum Beispiel ein paraxialer Gaußstrahl, eine Kraft auf ein Objekt in Richtung der Lichtausbreitung ausüben, was als Lichtdruck bekannt ist. Kürzlich wurde jedoch festgestellt, dass ein nicht fokussierter Lichtstrahl auch eine optische Ziehkraft (OPF) auf ein Objekt in Richtung der Lichtquelle ausüben kann; der Strahl wird accordingly als optischer Traktorstrahl bezeichnet. In den letzten Jahren hat diese faszinierende Kraft viel Aufmerksamkeit erregt, und es wurden sowohl in der Theorie als auch im Experiment große Fortschritte erzielt. Wir geben einen kurzen Überblick über die jüngsten Fortschritte in diesem Thema. Wir klassifizieren die Mechanismen zur Erzeugung einer OPF in vier verschiedene Arten, abhängig von den dominierenden Faktoren. Die erste ist das Anpassen des einfallenden Strahls. Die zweite ist das Gestalten der optischen Parameter des Objekts. Die dritte ist die Gestaltung des strukturierten Materialhintergrunds, in dem die Licht-Materie-Interaktion erfolgt, und die vierte ist die Nutzung der indirekten photophoretischen Kraft, die mit dem thermischen Effekt der Lichtabsorption zusammenhängt. Für alle Methoden analysieren wir die grundlegenden Prinzipien und überprüfen die jüngsten Errungenschaften. Schließlich geben wir auch eine kurze Schlussfolgerung und einen Ausblick auf die zukünftige Entwicklung dieses Bereichs.