利用复合微球中的定向散射优化光镊捕获

利用单束聚焦激光捕获微球通常局限于相对折射率略大于一的材料。我们展示可利用定向光散射来光学捕获高折射率材料。为此，我们提出一种材料平台，在包含嵌入 SiC 微球中的二氧化硅球形 inclusions 的复合介质中实现零后向散射（ZBS），亦称第一 Kerker 条件。通过调节 inclusions 的体积填充分数与微球半径，可实现稳定捕获，前提是 ZBS 与微球位于焦点时其外、内界面反射场之间相消干涉的条件相结合。我们展示即便在存在显著球差的情况下（这是大多数光镊装置中的常见状况），我们的方案依然成立。在此情形下，实现 ZBS 对于捕获高折射率材料至关重要。