論文の概要: Inverse Microparticle Design for Enhanced Optical Trapping and Detection Efficiency in All Six Degrees of Freedom

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.01837v2
• Date: Wed, 04 Jun 2025 08:40:26 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-05 13:54:39.523195
• Title: Inverse Microparticle Design for Enhanced Optical Trapping and Detection Efficiency in All Six Degrees of Freedom
• Title（参考訳）: 全6自由度における光追跡・検出効率向上のための逆マイクロ粒子設計
• Authors: Moosung Lee, Benjamin A. Stickler, Thomas Pertsch, Sungkun Hong,
• Abstract要約: 本稿では、効率的な電磁散乱解法と共役法を組み合わせて、共役光力学に適した印刷可能なマイクロ粒子を逆設計する計算フレームワークを提案する。 これにより、標準定在波光トラップにおける全ての翻訳度および回転度の自由度に対する量子制限運動制御の実現可能性が改善される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Achieving quantum-limited motional control of optically trapped particles beyond the sub-micrometer scale is an outstanding problem in levitated optomechanics. A key obstacle is solving the light scattering problem and identifying particle geometries that allow stable trapping and efficient motional detection of their center of mass and rotational motion in three dimensions. Here, we present a computational framework that combines an efficient electromagnetic scattering solver with the adjoint method to inversely design printable microparticles tailored for levitated optomechanics. Our method allows identifying optimized geometries, characterized by enhanced optical trapping and detection efficiencies compared to conventional microspheres. This improves the feasibility of quantum-limited motional control of all translational and rotational degrees of freedom in a standard standing-wave optical trap.
• Abstract（参考訳）: サブミクロスケールを超える光学的閉じ込められた粒子の量子制限運動制御を実現することは、浮遊光学において際立った問題である。 重要な障害は、光散乱問題を解くことであり、安定なトラップと3次元の質量と回転運動の中心の効率的な運動検出を可能にする粒子のジオメトリーを特定することである。 本稿では、効率的な電磁散乱解法と共役法を組み合わせて、共役光力学に適した印刷可能なマイクロ粒子を逆設計する計算フレームワークを提案する。 提案手法は,従来のマイクロスフィアに比べて光学的トラップと検出効率の向上を特徴とする,最適化されたジオメトリの同定を可能にする。 これにより、標準定在波光トラップにおける全ての翻訳度および回転度の自由度に対する量子制限運動制御の実現可能性が改善される。

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