根据提供的文件信息，文章标题为《圆形艾里涡旋光束在介电瑞利粒子上的光学力和转矩》，此标题涉及到的详细知识点可以从描述和部分内容中提炼。需要解释涉及的核心概念，然后再深入探讨其具体的应用和分析。
核心概念一：圆形艾里涡旋光束（Circular Airy Vortex Beam，简称CAVB）
圆形艾里涡旋光束是一种具有特定相位结构的光束，其中艾里函数用于描述光束的振幅分布，而涡旋则指示了光束中相位的奇点。这种光束的特殊之处在于，它能够在保持光束能量不扩散的情况下，在远场区域产生自加速的性质，使得光束可以进行长距离的传播而不损失聚焦特性。
核心概念二：介电瑞利粒子（Dielectric Rayleigh Particles）
介电瑞利粒子是指那些尺寸远小于光波波长的小颗粒，它们的光学特性可以利用瑞利散射理论进行描述。这些粒子在光的作用下，可以经历由于电磁场分布不均匀而产生的光学力，进而影响粒子的运动轨迹。
核心概念三：光学力（Optical Force）
光学力是指光在照射到介电瑞利粒子上时，因光与物质相互作用产生的力学效应。它主要由光的散射力和梯度力两部分组成。散射力与光强成正比，梯度力则与光强的空间变化率有关，这种力可以吸引或排斥粒子，使得粒子能够被光束“捕获”。
核心概念四：光学转矩（Optical Torque）
光学转矩是指光束作用于介电瑞利粒子所产生的使粒子旋转的力矩。这种转矩的产生与光束的偏振状态、相位梯度和粒子的形状有关。在特定条件下，光束能够对粒子施加稳定的转矩，使其产生稳定的旋转。
具体内容分析：
文章中提到的“圆形艾里涡旋光束”可以在远场区域对“介电瑞利粒子”施加稳定的光学力和转矩。具体来说，研究者通过数值分析了圆偏振CAVB的参数与捕获特性之间的关系。结果表明，无论是高折射率还是低折射率的粒子，都能够通过圆偏振的CAVB在三维空间中被完全稳定地捕获。此外，圆偏振CAVB的参数显著影响光学力的大小。纵向和横向梯度力随着衰减因子和尺度因子的增加而增大，但随着第一主环半径和拓扑电荷的增加而减小。纵向稳定平衡的位置会随着尺度因子和主环半径的增加而向高数值孔径透镜移动。捕获范围则随着尺度因子的减小而变宽。对于圆偏振CAVB产生的光学轨道转矩（OOT），具有圆形对称性，可以保持为正值或负值。随着拓扑电荷的增加，OOT的峰值最初会增加。
此研究的背景是激光捕获技术（Laser Trapping）和光学镊子（Optical Tweezers），这些技术通过操控光束对微小粒子施加力和力矩来捕获和操纵粒子。在光学领域中，奇异光学（Singular Optics）是一个研究光学奇点和相关光学场特性的重要分支。
文章的具体应用和分析可能涉及到了Debye衍射理论，这是一种用于描述光束通过具有微小粒子的介质时的衍射行为的理论。通过这个理论，研究者可以更准确地预测光束如何与粒子相互作用。
这项研究在光学实验、微纳米操控、光信息处理等众多领域都有潜在的应用价值，通过精确控制光学场参数，有望实现对微纳米粒子更为复杂和精确的操作。
