В настоящее время ведутся активные исследования в области реализации притягивающих лазерных пучков, способных приводить объекты нано и микромасштаба в движение по направлению к источнику излучения. Разработки, ведущиеся в этом направлении, показали возможность использования таких пучков для перемещения объектов диаметром до 100 мкм на расстояния, превышающие метр. В качестве таких микрообъектов могут выступать различные аэрозольные частицы, споры, вирусы, живые клетки или микроконтейнеры с различными веществами, в том числе и опасными биологическими и химическими образцами.
Учеными был предложен подход для реализации класса настраиваемых притягивающих/отталкивающих лазерных пучков для светопоглощающих частиц в воздухе, основанный на использовании пары дифракционных оптических элементов (ДОЭ). Разработанные ДОЭ формируют самовоспроизводящиеся ловушки типа «световые бутылки» на оптической оси, положение которых контролируется взаимной ориентацией элементов. Это дало возможность продемонстрировать перемещение агломераций наночастиц углерода в двух противоположных направлениях за счёт простого вращения одного из элементов. При этом трехмерная структура сформированных «световых бутылок» позволяет стабильно удерживать частицы, захваченными в тёмных областях ловушек во время движения, несмотря на различные флуктуации. Помимо компактности элементов, основным преимуществом предложенного подхода является то, что в данном случае для динамического управления движением частиц не нужно использовать пространственные модуляторы света. Такой подход позволяет легко реализовать в том числе и так называемые оптические конвейеры.
(а) Оптическая схема для реализации притягивающих/отталкивающих лазерных пучков в за счёт использования пары дифракционных оптических элементов, фазовые профили которых показаны на вставке. (б) Перемещение захваченной частицы с помощью световых ловушек, сформированных элементами и сфокусированных линзой с числовой апертурой 0,1 (верхний ряд) и 0,01 (нижний ряд). На изображениях слева показаны колебания захваченной частицы, когда не происходило вращение элементов. На изображениях справа показано перемещение захваченной частицы, когда один из двух элементов вращается на угол 360 градусов, сначала по часовой стрелке, а затем против часовой стрелки.
Подробнее в Optics & Laser Technology.
Расположение картинки:
Слева
Картинка для анонса: Array
Детальная картинка: Array