Non-diffracting beam synthesis used for optical trapping and delivery of sub-micron objects

0048857 - ÚPT 2007 RIV US eng C - Conference Paper (international conference)
Čižmár, Tomáš - Kollárová, V. - Jákl, Petr - Šiler, Martin - Bouchal, Z. - Garcéz-Chávez, V. - Dholakia, K. - Zemánek, Pavel
Non-diffracting beam synthesis used for optical trapping and delivery of sub-micron objects.
[Syntéza nedifrakčních svazků využitá pro optické zachytávání a dopravu submikrometrových objektů.]
Proceedings of SPIE (Vol. 6195) Nanophotonics. Bellingham: SPIE, 2006, 619507:1-7. ISBN 0-8194-6251-9. ISSN 0277-786X.
[Nanophotonics. Strasbourg (FR), 03.04.2006-05.04.2006]
R&D Projects: GA MPO FT-TA2/059; GA MŠMT(CZ) LC06007
Grant - others:EC 6FP(XE) ATOM3D No. 508952
Institutional research plan: CEZ:AV0Z20650511
Keywords : nondiffracting beam * Bessel beam * interference * optical trapping * optical tweezers * optical manipulation * colloids * optical conveyor belt
Subject RIV: BH - Optics, Masers, Lasers

We demonstrate the use of interference between non-diffracting Bessel beams (BB) to generate a system of optical traps. They offer sub-micron particle confinement, delivery and organization over a distance of hundreds of micrometers. We analyze system of two identical counter-propagating BBs and the case of two co-propagating BBs with different propagation constants separately. In both of these cases, the interference results in periodic on-axis intensity oscillations involving particle confinement. Altering the phase of one of the interfering beams, the whole structure of optical traps can be shifted axially. Implementing this conveyor belt enables the particle delivery over the whole distance where the optical traps are strong enough for particle confinement. Experimentally we succeeded with generation of both of these systems.

Ukazujeme, jak využít interferenci nedifrakčních besselovských svazků (BB) k vytváření systému optických pastí. Tyto pasti nabízí zachycení, dopravu a organizaci submikrometrových objektů v rozsahu stovek mikrometrů. Nezávisle analyzujeme systém dvou identických protiběžných BB a případ dvou souběžných BB ale s rozdílnou konstantou šíření. V obou případech interference mezi svazky vede ke vzniku periodických osových oscilací optické intenzity umožňující zachycení částic. Změnou fáze jednoho z interferujících svazků dosáhneme osového posuvu celé struktury optických pastí. Tento dopravník umožňuje přemísťování objektů na vzdálenosti, kde optické pasti jsou dostatečně silné k zachycení objektů. Experimentálně jsme realizovali oba mechanismy. V případě dvou protiběžných BB jsme pozorovali pevné zachycení submikrometrových objektů, ale v případě souběžných BB bylo zachycení objektů dosaženo pouze s využitím proudu kapaliny proti směru šíření svazků.
Permanent Link: http://hdl.handle.net/11104/0139385