Resumen de Analysis of the Transverse Force in the Rayleigh and Mie Approximations for a Capture Beam TEM00 and TEM*01

Darby Páez Amaya, Frederic Català Castro, Martha Lucía Molina Prado, Mario Montes Usategui, Néstor Alonso Arias Hernández

• español

  Las pinzas ópticas utilizan un rayo láser altamente enfocado para capturar y manipular objetos micro y nanométricos. Se ha demostrado que son un dispositivo prometedor para la investigación de vanguardia en varios campos, como la microbiología y la biofísica. La predicción de las fuerzas ópticas presentes en este fenómeno es un problema actual en continua evolución. Además, el reciente uso de haces de vórtice con propiedades exóticas como el momento angular orbital, con ventajas como la manipulación rotacional de las micropartículas capturadas y la reducción del daño óptico en las muestras biológicas (Opticution), hace que el problema sea aún más complejo. Se presentan expresiones matemáticas en los regímenes de Rayleigh y Mie para la fuerza de radiación sobre una esfera dieléctrica capturada por los haces de los modos TEM00 y TEM*01. A continuación se comparan los resultados teóricos con las mediciones experimentales obtenidas con un dispositivo de medición directa de la fuerza basado en la detección del momento de la luz.

• English

  Optical tweezers use a highly-focused laser beam to capture and manipulate micro- and nanometric objects. These have been demonstrated to be a promising devices for state-of-the-art research in several fields, such as microbiology and biophysics. The prediction of the optical forces that are present in this phenomenon is a current problem in continuous evolution. Additionally, the recent use of vortex beams with exotic properties as the orbital angular momentum, with advantages as the rotational manipulation of the captured microparticles and reduction of the optical damage in biological samples (Opticution), makes the problem even more complex.  Mathematical expressions in the Rayleigh and Mie regimes for the radiation force on a dielectric sphere captured by TEM00 and TEM*01 mode beams are presented. Theoretical results are then compared with experimental measurements obtained with a direct force measurement device based on light-momentum detection.