光镊测控
在真空环境下，光悬浮粒子完全消除了由机械支承所引入的机械损耗，可实现具有极高品质因数的谐振系统，成为研究光力学、观测宏观量子现象的理想平台。我们致力于发展真空光镊技术，并在此平台上探索悬浮光力学，结合激光反馈冷却，实现对悬浮粒子平动、转动以及粒子阵列的经典与量子操控方案。基于空芯光纤平台，我们还将发展光镊粒子的长程导引与输运技术。
1. D. S. Bykov, S. Xie*, R. Zeltner, A. Machnev, G. K. L. Wong, T. G. Euser, & P. St.J. Russell, "Long-range optical trapping and binding of microparticles in hollow-core photonic crystal fibre", Light Sci. Appl. 7, 22, 2018.
2. S. Xie#*, A. Sharma#, M. Romodina, N. Y. Joly, & P. St.J. Russell, "Tumbling and anomalous alignment of optically levitated anisotropic microparticles in chiral hollow-core photonic crystal fiber", Sci. Adv. 7, eabf6053, 1-6 (2021).
精密测量
光镊所涉及的光学力幅度一般在皮牛量级及以下，尤其适合于对极弱力学过程的高精度探测，近年来在弱力测量、加速度测量、扭矩测量、元电荷探测、微观质量测量等方面取得了突破性进展，测量精度有望接近甚至突破标准量子极限。我们致力于发展光悬浮体系下的惯性参量测量、弱电磁场测量与量子测量技术，特别关注基于空芯光纤、微纳光纤的集成化光镊测量技术。
1. S. Xie*, R. Pennetta, & P. St.J. Russell, "Self-alignment of glass fiber nanospike by optomechanical back-action in hollow-core photonic crystal fiber", Optica 3(3), 277-282, 2016.
2. R. Pennetta, S. Xie*, & P. St.J. Russell, "Tapered Glass-Fiber Microspike: High-Q Flexural Wave Resonator and Optically Driven Knudsen Pump", Phys. Rev. Lett. 117, 273901, 2016.
3. S. Xie*, R. Pennetta, Z. Wang, & P. St.J. Russell, "Sustained self-starting orbital motion of a glass-fiber “nanoengine” driven by photophoretic forces", ACS Photon. 6(12), 3315-3320, 2019.
微痕物质探测
光悬浮技术可实现单颗粒的操控与观测，去除基底引入的测量偏差，最大化复现和模拟悬浮颗粒的生存环境，提供了对微米、亚微米尺度颗粒理化性质原位表征的理想平台。我们致力于发展单颗粒光悬浮、光操控及痕量光谱测量技术，期望应用于对微晶体、气溶胶理化参量动态演化过程的原位测量。
1. A. Sharma, S. Xie*, R. Zeltner, & P.St.J. Russell, "On-the-fly particle metrology in hollow-core photonic crystal fibre", Opt. Express 27(24), 34496-34504, 2019.
2. P. Russell, R. Zeltner, S. Xie, A. Sharma, "Apparatus and methods for particle testing", 欧盟专利 No. EP3708998，published on Sep. 16, 2020.
光纤光子学
光纤具有安全性好、熔点高、耐腐蚀、分布式、易集成等特质，是传感领域的新兴技术。近年来涌现的新型微结构光纤为光传感技术发展开辟了新的空间。我们致力于发展基于新型光纤平台的高灵敏、多参量、分布式测量技术。
1. M. Koeppel*, A. Sharma, J. Podschus, S. Sundaramahalingam, N. Y. Joly, S. Xie*, P. St.J. Russell, & B. Schmauss, "Doppler optical frequency domain reflectometry for remote fiber sensing", Opt. Express 29(10), 14615-14629, 2021.
2. R. Zeltner*, R. Pennetta, S. Xie, & P. St.J. Russell, "Flying particle microlaser and temperature sensor in hollow-core photonic crystal fiber", Opt. Lett. 43(7), 1479-1482, 2018.
3. X. He, S. Xie, F.Liu, S. Cao, L.Gu, X. Zheng, & M. Zhang*, "Multi-event waveform-retrieved distributed optical fiber acoustic sensor using dual-pulse heterodyne phase-sensitive OTDR", Opt. Lett. 42(3), 442-445, 2017.