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用于捕获在反向传播光镊动态阵列中的高折射率粒子的高捕获力。

High trapping forces for high-refractive index particles trapped in dynamic arrays of counterpropagating optical tweezers.

作者信息

van der Horst Astrid, van Oostrum Peter D J, Moroz Alexander, van Blaaderen Alfons, Dogterom Marileen

机构信息

Fundamenteel Onderzoek der Materie Institute for Atomic and Molecular Physics (AMOLF), Kruislaan 407, 1098 SJ Amsterdam, The Netherlands.

出版信息

Appl Opt. 2008 Jun 10;47(17):3196-202. doi: 10.1364/ao.47.003196.

DOI:10.1364/ao.47.003196
PMID:18545293
Abstract

We demonstrate the simultaneous trapping of multiple high-refractive index (n > 2) particles in a dynamic array of counterpropagating optical tweezers in which the destabilizing scattering forces are canceled. These particles cannot be trapped in single-beam optical tweezers. The combined use of two opposing high-numerical aperture objectives and micrometer-sized high-index titania particles yields an at least threefold increase in both axial and radial trap stiffness compared to silica particles under the same conditions. The stiffness in the radial direction is obtained from measured power spectra; calculations are given for both the radial and the axial force components, taking spherical aberrations into account. A pair of acousto-optic deflectors allows for fast, computer-controlled manipulation of the individual trapping positions in a plane, while the method used to create the patterns ensures the possibility of arbitrarily chosen configurations. The manipulation of high-index particles finds its application in, e.g., creating defects in colloidal photonic crystals and in exerting high forces with low laser power in, for example, biophysical experiments.

摘要

我们展示了在反向传播光镊的动态阵列中同时捕获多个高折射率(n > 2)粒子的情况,其中不稳定的散射力被抵消。这些粒子无法被单光束光镊捕获。与相同条件下的二氧化硅粒子相比,结合使用两个相对的高数值孔径物镜和微米级高折射率二氧化钛粒子,轴向和径向捕获刚度至少提高了三倍。径向刚度由测量的功率谱获得;考虑了球差,给出了径向和轴向力分量的计算结果。一对声光偏转器允许在平面内对各个捕获位置进行快速的计算机控制操作,而用于创建图案的方法确保了可以任意选择配置。对高折射率粒子的操控可应用于例如在胶体光子晶体中制造缺陷,以及在生物物理实验中以低激光功率施加高力等方面。

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