中科院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所瞬態(tài)光學(xué)與光子技術(shù)國家重點實驗室姚保利研究小組在先后掌握了激光光鑷、飛秒激光光刀、顯微光譜儀等核心技術(shù)，研發(fā)出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的激光光鑷產(chǎn)品并成功投放于市場的基礎(chǔ)上，近期又在特殊光束及特殊微粒光學(xué)捕獲力計算的理論研究方面取得了一系列具有創(chuàng)新性的研究成果。

　　姚保利研究小組在光學(xué)捕獲理論研究方面取得的主要創(chuàng)新點有3個：
 
　　一是提出了用CSPSW矢量勢來描述徑向極化的零階拉蓋爾—高斯光束，得到了具有簡單數(shù)學(xué)形式的徑向極化場各個分量，能精確滿足麥克斯韋方程組。應(yīng)用Lax微擾級數(shù)法，提出了五次方修正的徑向極化拉蓋爾—高斯光束(R-TEMn1)的精確描述方法。研究論文發(fā)表在美國《物理評論A》和《光學(xué)快報》上。國外同行專家評價指出，光學(xué)界對這個論題很有興趣，他們給出了矢量勢一個簡潔明確的表達(dá)式，以此可以很容易計算出場分布。他們將結(jié)果與五次方微擾展開方法得到的結(jié)果進(jìn)行了比較，符合得非常好。

　　二是提出了一種改進(jìn)的T矩陣方法，能計算任意橢球體在聚焦高斯光場中的橫向和軸向捕獲力，克服了普通的T矩陣方法只能計算軸對稱型粒子，如球體、圓柱、回旋橢球體等的缺陷，比傳統(tǒng)算法節(jié)省一倍的時間。研究論文發(fā)表在《美國光學(xué)學(xué)會會志B》上。國外同行專家評價指出，與多數(shù)關(guān)于球形粒子的研究工作相比，關(guān)于非球形粒子的工作比較少，用精確電磁場方法研究的也很少，而關(guān)于非旋轉(zhuǎn)對稱粒子如三軸橢球粒子所受的光學(xué)捕獲力計算方面的研究則更為稀少。因此，這篇文章對這方面的研究作出了很有價值的貢獻(xiàn)。

　　三是用嚴(yán)格的電磁場理論證明了徑向極化零階拉蓋爾—高斯光束只能改善大于一定尺寸的粒子軸向捕捉效率。當(dāng)粒子尺寸進(jìn)入幾何光學(xué)范圍后，與國外同行用幾何光學(xué)模型得到的結(jié)論完全相同，同時還給出了幾何光學(xué)模型無法得到的一些結(jié)果，研究論文發(fā)表在《物理評論A》上。

　　據(jù)介紹，光學(xué)捕獲又稱光鑷，是一種新型的光學(xué)微操作技術(shù)。它將一束光用高數(shù)值孔徑的物鏡聚焦成微米級的光斑，形成梯度，來實現(xiàn)對微小粒子的捕獲和移動。這項技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各種微觀領(lǐng)域的研究，如在生物和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，它已成為深入研究活體細(xì)胞和生物大分子個體行為、探索生命運動規(guī)律的重要手段。普通光鑷是用高斯光束對球形微小粒子的捕獲，其在理論和實驗上都已比較成熟。然而，一些特殊的光場模式或非球形微粒的光學(xué)捕獲表現(xiàn)出一些特殊的現(xiàn)象和行為，成為近年來光學(xué)捕獲領(lǐng)域的一個新的研究熱點。