ITMO
en/ en

ISSN: 1023-5086

en/

ISSN: 1023-5086

Научно-технический

Оптический журнал

Полнотекстовый перевод журнала на английский язык издаётся Optica Publishing Group под названием “Journal of Optical Technology“

Подача статьи Подать статью
Больше информации Назад

DOI: 10.17586/1023-5086-2023-90-11-71-78

УДК: 535.42

Оптический пинцет с акустооптическим управлением

Морозов А.И., Мачихин А.C., Козлов А.Б., Пожар В.Э.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Морозов А.И., Мачихин А.С., Козлов А.Б., Пожар В.Э. Оптический пинцет с акустооптическим управлением // Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 11. С. 71–78. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-11-71-78

 

Morozov A.I., Machikhin A.S., Kozlov A.B., Pozhar V.E. Optical tweezers with acousto-optic control [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2023. V. 90. № 11. P. 71–78. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-11-71-78

Ссылка на англоязычную версию:

A. I. Morozov, A. S. Machikhin, A. B. Kozlov, and V. E. Pozhar, "Acousto-optically controlled optical tweezers," Journal of Optical Technology. 90 (11), 679-683 (2024).  https://doi.org/10.1364/JOT.90.000679

Аннотация:

Предмет исследования. Брэгговская дифракция лазерного пучка на многочастотной акустической волне в кристалле парателлурита с образованием нескольких пучков, отклоняемых в задаваемых направлениях. Цель работы. Создание средства одновременного контролируемого перемещения нескольких прозрачных микрочастиц по произвольным траекториям с использованием лазерного пучка, управляемого акустооптически. В частности, разрабатываются такие режимы работы оптического пинцета с акустооптическим управлением, которые позволяют автоматически манипулировать одновременно несколькими микрообъектами, варьировать число ловушек, их силу и траектории. Метод. Перемещение частиц осуществляется путем управления положением оптической ловушки, образованной фокусированным лазерным пучком, отклоняемым в двух направлениях разработанным многоканальным акустооптическим дефлектором. Управление процессом пространственного упорядочивания частиц осуществляется автоматически после задания для каждой из них индивидуальной траектории на экране. Основные результаты. Собрана экспериментальная установка (стенд) на базе биологического инвертированного микроскопа. Она позволяет отображать на экране в реальном времени положение и частиц, и ловушек. На примере микрочастиц пищевых дрожжей продемонстрирована возможность одновременного управления ансамблем микрообъектов с помощью многоканального двухкоординатного акустооптического немеханического дефлектора. Практическая значимость. Разработанные аппаратно-программные средства могут найти применение в биомедицине и материаловедении для автоматизированного, прецизионного и высокопроизводительного манипулирования микрообъектами.

Ключевые слова:

оптический пинцет, микроманипулирование, дифракция Брэгга, акустооптический дефлектор

Благодарность:

работа выполнена в рамках Государственного задания НТЦ УП РАН (проект FFNS-2022-0010). Результаты работы получены с использованием оборудования Центра коллективного пользования Научно-технологического центра уникального приборостроения РАН

Коды OCIS: 230.1040, 350.4855

Список источников:
  1. Bustamante C.J., Chemla Y.R., Liu S., et al. Optical tweezers in single-molecule biophysics // Nat. Rev. Methods Primers. 2021. V. 1. P. 29. https://doi.org/10.1038/s43586-021-00021-6
  2. Heller I., Hoekstra T.P., King G.A., et al. Optical tweezers analysis of DNA-protein complexes // Chem. Rev. 2014. V. 114. P. 3087–3119. https://doi.org/10.1021/cr4003006
  3. Fazal F.M., Block S.M. Optical tweezers study life under tension // Nat. Photonics. 2011. V. 5(6). P. 318–321. https://doi.org/10.1038/nphoton.2011.100
  4. Polimeno P., Magazzù A., Iatì M.A., et al. Optical tweezers and their applications // J. Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 2018. V. 218. P. 131–150. https://doi.org/10.1016/j.jqsrt.2018.07.013
  5. Hsu T.W., Zhu W., Thiele T., et al. Single-atom trapping in a metasurface-lens optical tweezer // PRX Quantum. 2022. V. 3(3). P. 030316. https://doi.org/10.1103/PRXQuantum.3.030316
  6. Brooks R.V., Spence S., Guttridge A., et al. Preparation of one 87Rb and one 133Cs atom in a single optical tweezer // New J. Phys. 2021. V. 23(6). P. 065002. https://doi.org/10.1088/1367-2630/ac0000
  7. Kaufman A.M., Ni K.K. Quantum science with optical tweezer arrays of ultracold atoms and molecules // Nat. Phys. 2021. V. 17(12). P. 1324–1333. https://doi.org/10.1038/s41567-021-01357-2
  8. Obydennov D., Yushkov K., and Molchanov V. Ring-shaped optical trap based on an acousto-optic tunable spatial filter // Opt. Lett. 2021. V. 46(18). P. 4494–4497. https://doi.org/10.1364/OL.435485
  9. Machikhin A., Pichugina Y., Kozlov A., et al. Acousto-optical deflector for non-mechanical manipulating using optical tweezers // J. Phys.: Conf. Ser. 2020. V. 1461. Р. 012087. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1461/1/012087
  10. Магдич Л.Н., Молчанов В.Я. Акустооптические устройства и их применение. М.: Советское радио, 1978. 112 с.

       Magdich L.N., Molchanov V.Ya. Acousto-optic devices and their applications [in Russian]. Moscow: “Sovetskoe Radio” Publ., 1978. 112 p.

  1. Fuigin M. Dispersion of tellurium dioxide refractive indexes. // Acta Optica Sinica. 1986. V. 6(5). P. 446–450.
  2. Voloshinov V.B. Anisotropic light diffraction on ultrasound in a tellurium dioxide single crystal // Ultrasonics. 1993. V. 31(5). P. 333–338.