通过高数值孔径金属透镜实现纳米制备杆的悬浮和控制的 MHz 旋转

摘要 在真空中光学悬浮的纳米粒子为超高精度测量和基础物理研究提供了理想的平台，这得益于其异常高的品质因子和丰富的运动模式，这些可以通过操控光场和纳米粒子的几何形状来实现。具备创造任意纳米结构阵列能力的纳米制造技术为工程光场和纳米粒子的几何形状提供了一种精确的方式。在此，我们首次通过一种纳米制造的非晶硅金属透镜光学悬浮和旋转纳米制备的纳米棒，该金属透镜能够强烈聚焦1550nm的激光束，数值孔径为0.91。通过操控激光束的极化，可以调节悬浮纳米棒的平移频率，并且可以开关自旋旋转模式。然后，我们证明了旋转频率依赖于激光束的强度和极化以及气压。最后，在实验中实现了纳米棒的MHz自旋旋转频率。这是基于金属透镜的紧凑型光学悬浮系统中控制光学自旋的首次演示。我们的研究为实现可扩展的片上集成光学悬浮系统提供了希望。