為了方便光纖直接接口，光子層由四個(gè)正交排列的、經(jīng)過切割的單模光纖組成。兩個(gè)反向傳播光束產(chǎn)生的駐波圖案用于捕獲粒子。這種配置有效地抵消了散射力，同時(shí)創(chuàng)造了多個(gè)捕獲點(diǎn)。

研究人員首先考慮沿 y 方向的單駐波，它由兩個(gè) NA=0.1 的單模光纖發(fā)出的、相距160 μm 的等線性偏振反向傳播發(fā)散光束形成。波長為 1550 nm，總功率為 1 W。線性偏振光場(chǎng)與折射率 nr、半徑 R=160nm、極化率α的納米粒子相互作用。在每個(gè)強(qiáng)度波腹處，粒子受到的光學(xué)力產(chǎn)生諧波勢(shì)，理論機(jī)械本征頻率Ωx,y,z/(2π)≈(3.5, 89, 3.5) kHz，勢(shì)阱深度 U=42kBT0，其中 kB 是玻爾茲曼常數(shù)，T0=300 K（室溫）。為了實(shí)現(xiàn)三維主動(dòng)反饋穩(wěn)定，需要確保沿每個(gè)軸的機(jī)械頻率良好分離。為此，研究人員沿 x 軸增加了第二個(gè)波長 λx=1064 nm 的駐波。兩個(gè)駐波的組合導(dǎo)致沿每個(gè)光軸（x 和 y）產(chǎn)生高頻機(jī)械模式，沿垂直軸（z）產(chǎn)生低頻機(jī)械模式。

這兩對(duì)光纖還通過檢測(cè)粒子的散射來監(jiān)測(cè)其位置。利用對(duì)兩個(gè)光軸的訪問，每個(gè)駐波的散射光由正交的光纖對(duì)收集，并用于監(jiān)測(cè)質(zhì)心運(yùn)動(dòng)。這種特別的收集方案在單光束陷阱中是無法實(shí)現(xiàn)的，并且具有更好地適應(yīng)粒子散射模式的優(yōu)點(diǎn)。

制造的芯片尺寸為 0.5 英寸 × 0.5 英寸，并安裝在定制印刷電路板上，用于電氣接口。靜電層由五個(gè)平面電極組成，用于通過電場(chǎng)施加主動(dòng)電反饋。為了實(shí)現(xiàn)可靠的懸浮，精確控制每個(gè)切割光纖的位置至關(guān)重要。因此，每個(gè)光纖都被固定在兩個(gè) U 形機(jī)械支架中，這些支架是通過Nanoscribe雙光子聚合微納加工設(shè)備和 IP-S 光刻膠微加工而成。

為了max陷阱深度，將光纖端面盡可能靠近是有益的。沿 y 方向，光纖包層直徑（125 μm）限制了光纖端面之間的距離。沿 x 方向，光纖端面之間的距離受到發(fā)散的 1550 nm 光束直徑的限制。為了在這些限制條件下留有安全余地并減少反射引起的干擾，研究人員設(shè)置 dy=160 μm 和 dx=80 μm。納米顆粒與芯片表面之間的垂直距離設(shè)置為 203 μm。沒有使用額外的光纖處理或光學(xué)器件進(jìn)行光學(xué)捕獲。

在標(biāo)準(zhǔn)的基于霧化的加載之后，半徑 R≈160 nm 的單個(gè)二氧化硅粒子被捕獲在兩個(gè)波長分別為 λx=1064 nm 和 λy=1550 nm 的駐波的交點(diǎn)處。交叉駐波的一個(gè)特征在于能夠獨(dú)立調(diào)節(jié)機(jī)械本征頻率 Ωq，其中 q=x, y, z。通過降低 1064 nm 駐波的功率 Px，可以觀察到 Ωx 的預(yù)期降低，而 Ωy 保持不變。此外，通過獨(dú)立改變每個(gè)駐波的 Px 和 Py 并提取 Ωx 和 Ωy，驗(yàn)證了 Ωq∝√Pq 的預(yù)期行為。值得注意的是，盡管使用了低數(shù)值孔徑光纖，但實(shí)現(xiàn)的 Ωq 值與高數(shù)值孔徑光學(xué)器件產(chǎn)生的值相當(dāng)。

通過改變相應(yīng)反向傳播光束之間的相對(duì)相位 φq 來控制粒子沿 x、y 的位置。

為了實(shí)現(xiàn)高反饋效率，重要的是要考慮運(yùn)動(dòng)信息輻射模式的角分布。對(duì)于單光束捕獲的粒子，大部分關(guān)于粒子軸向運(yùn)動(dòng)的信息包含在后向散射光中，從而可以通過基于測(cè)量的反饋實(shí)現(xiàn)一維基態(tài)冷卻。與單光束配置相比，駐波的第二束捕獲光束充當(dāng)了具有固定相位關(guān)系的強(qiáng)局部振蕩器。

為了檢測(cè)平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，研究人員使用沿 x(y) 的光纖收集 λy=1550 nm (λx=1064 nm) 的散射光，并將其用于平衡零差檢測(cè)方案，以檢測(cè)沿 x(y) 的運(yùn)動(dòng)。為了檢測(cè)沿 z 方向的運(yùn)動(dòng)，他們使用了沿 y 的第二根光纖。

為了在真空中冷卻和穩(wěn)定納米粒子的質(zhì)心運(yùn)動(dòng)，研究人員沿 q=x, y, z 應(yīng)用了電冷阻尼。納米粒子的質(zhì)心運(yùn)動(dòng)被建模為三個(gè)解耦的諧波振蕩器。