Abstract

The propulsion of 3μm polystyrene spheres along a subwavelength optical wire is demonstrated. Velocities in the range of 715μms are observed. Simulations are carried out to evaluate the evanescent field at the waveguide–water suspension interface.

© 2007 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. M. J. Lang and S. M. Block, Am. J. Phys. 71, 201 (2003).
    [Crossref]
  2. A. Ashkin, J. M. Dziedic, and T. Yamane, Nature 330, 769 (1987).
    [Crossref] [PubMed]
  3. Y. Arai, R. Yasuda, K. Akashi, Y. Harada, H. Miyata, K. Kinosita, and H. Itoh, Nature 399, 446 (1999).
    [Crossref] [PubMed]
  4. S. Kawata and T. Sugiura, Opt. Lett. 17, 772 (1992).
    [Crossref] [PubMed]
  5. M. Gu, J. B. Haumonte, Y. Micheau, J. W. M. Chon, and X. Gan, Appl. Phys. Lett. 84, 4236 (2004).
    [Crossref]
  6. K. Grujic, O. G. Hellesø, J. P. Hole, and J. S. Wilkinson, Opt. Express 13, 1 (2005).
    [Crossref] [PubMed]
  7. V. Garcés-Chávez, K. Dholakia, and G. C. Spalding, Appl. Phys. Lett. 86, 031106 (2005).
    [Crossref]
  8. R. Quidant, D. Petrov, and G. Badenes, Opt. Lett. 30, 1009 (2005).
    [Crossref] [PubMed]
  9. T. Cizmár, V. Garcés-Chávez, K. Dholakia, and P. Zemánek, Appl. Phys. Lett. 86, 174101 (2005).
    [Crossref]
  10. T. Cizmár, M. Siler, and P. Zemánek, Appl. Phys. B 84, 197 (2006).
    [Crossref]
  11. M. Siler, T. Cizmár, M. Serý, and P. Zemánek, Appl. Phys. B 84, 157 (2006).
    [Crossref]
  12. T. Cizmár, M. Siler, M. Serý, P. Zemánek, and V. Garcés, Phys. Rev. B 74, 035105 (2006).
    [Crossref]
  13. C. D. Mellor, T. A. Fennerty, and C. D. Bain, Opt. Express 14, 10079 (2006).
    [Crossref] [PubMed]
  14. P. J. Reece, V. Garcés-Chávez, and K. Dholakia, Appl. Phys. Lett. 88, 221116 (2006).
    [Crossref]
  15. P. J. Reece, E. M. Wright, and K. Dholakia, Phys. Rev. Lett. 98, 203902 (2007).
    [Crossref] [PubMed]
  16. S. Kawata and T. Tani, Opt. Lett. 21, 1768 (1996).
    [Crossref] [PubMed]
  17. L. N. Ng, M. N. Zervas, J. S. Wilkinson, and B. J. Luff, Appl. Phys. Lett. 76, 1993 (2000).
    [Crossref]
  18. L. N. Ng, B. J. Luff, M. N. Zervas, and J. S. Wilkinson, J. Lightwave Technol. 18, 388 (2000).
    [Crossref]
  19. E. Almaas and I. Brevik, J. Opt. Soc. Am. B 12, 2429 (1995).
    [Crossref]
  20. J. Y. Walz, Appl. Opt. 38, 5319 (1999).
    [Crossref]
  21. G. Brambilla, V. Finazzi, and D. J. Richardson, Opt. Express 12, 2258 (2004).
    [Crossref] [PubMed]
  22. L. Tong, J. Lou, and E. Mazur, Opt. Express 12, 1025 (2004).
    [Crossref] [PubMed]
  23. K. Grujic, O. G. Hellesø, J. S. Wilkinson, and J. P. Hole, Opt. Commun. 239, 227 (2004).
    [Crossref]
  24. S. Gaugiran, S. Getin, J. M. Fedeli, G. Colas, A. Fuchs, F. Chatelain, and J. Derouard, Opt. Express 13, 6956 (2005).
    [Crossref] [PubMed]

2007 (1)

P. J. Reece, E. M. Wright, and K. Dholakia, Phys. Rev. Lett. 98, 203902 (2007).
[Crossref] [PubMed]

2006 (5)

T. Cizmár, M. Siler, and P. Zemánek, Appl. Phys. B 84, 197 (2006).
[Crossref]

M. Siler, T. Cizmár, M. Serý, and P. Zemánek, Appl. Phys. B 84, 157 (2006).
[Crossref]

T. Cizmár, M. Siler, M. Serý, P. Zemánek, and V. Garcés, Phys. Rev. B 74, 035105 (2006).
[Crossref]

C. D. Mellor, T. A. Fennerty, and C. D. Bain, Opt. Express 14, 10079 (2006).
[Crossref] [PubMed]

P. J. Reece, V. Garcés-Chávez, and K. Dholakia, Appl. Phys. Lett. 88, 221116 (2006).
[Crossref]

2005 (5)

2004 (4)

M. Gu, J. B. Haumonte, Y. Micheau, J. W. M. Chon, and X. Gan, Appl. Phys. Lett. 84, 4236 (2004).
[Crossref]

G. Brambilla, V. Finazzi, and D. J. Richardson, Opt. Express 12, 2258 (2004).
[Crossref] [PubMed]

L. Tong, J. Lou, and E. Mazur, Opt. Express 12, 1025 (2004).
[Crossref] [PubMed]

K. Grujic, O. G. Hellesø, J. S. Wilkinson, and J. P. Hole, Opt. Commun. 239, 227 (2004).
[Crossref]

2003 (1)

M. J. Lang and S. M. Block, Am. J. Phys. 71, 201 (2003).
[Crossref]

2000 (2)

L. N. Ng, M. N. Zervas, J. S. Wilkinson, and B. J. Luff, Appl. Phys. Lett. 76, 1993 (2000).
[Crossref]

L. N. Ng, B. J. Luff, M. N. Zervas, and J. S. Wilkinson, J. Lightwave Technol. 18, 388 (2000).
[Crossref]

1999 (2)

Y. Arai, R. Yasuda, K. Akashi, Y. Harada, H. Miyata, K. Kinosita, and H. Itoh, Nature 399, 446 (1999).
[Crossref] [PubMed]

J. Y. Walz, Appl. Opt. 38, 5319 (1999).
[Crossref]

1996 (1)

1995 (1)

1992 (1)

1987 (1)

A. Ashkin, J. M. Dziedic, and T. Yamane, Nature 330, 769 (1987).
[Crossref] [PubMed]

Akashi, K.

Y. Arai, R. Yasuda, K. Akashi, Y. Harada, H. Miyata, K. Kinosita, and H. Itoh, Nature 399, 446 (1999).
[Crossref] [PubMed]

Almaas, E.

Arai, Y.

Y. Arai, R. Yasuda, K. Akashi, Y. Harada, H. Miyata, K. Kinosita, and H. Itoh, Nature 399, 446 (1999).
[Crossref] [PubMed]

Ashkin, A.

A. Ashkin, J. M. Dziedic, and T. Yamane, Nature 330, 769 (1987).
[Crossref] [PubMed]

Badenes, G.

Bain, C. D.

Block, S. M.

M. J. Lang and S. M. Block, Am. J. Phys. 71, 201 (2003).
[Crossref]

Brambilla, G.

Brevik, I.

Chatelain, F.

Chon, J. W. M.

M. Gu, J. B. Haumonte, Y. Micheau, J. W. M. Chon, and X. Gan, Appl. Phys. Lett. 84, 4236 (2004).
[Crossref]

Cizmár, T.

M. Siler, T. Cizmár, M. Serý, and P. Zemánek, Appl. Phys. B 84, 157 (2006).
[Crossref]

T. Cizmár, M. Siler, and P. Zemánek, Appl. Phys. B 84, 197 (2006).
[Crossref]

T. Cizmár, M. Siler, M. Serý, P. Zemánek, and V. Garcés, Phys. Rev. B 74, 035105 (2006).
[Crossref]

T. Cizmár, V. Garcés-Chávez, K. Dholakia, and P. Zemánek, Appl. Phys. Lett. 86, 174101 (2005).
[Crossref]

Colas, G.

Derouard, J.

Dholakia, K.

P. J. Reece, E. M. Wright, and K. Dholakia, Phys. Rev. Lett. 98, 203902 (2007).
[Crossref] [PubMed]

P. J. Reece, V. Garcés-Chávez, and K. Dholakia, Appl. Phys. Lett. 88, 221116 (2006).
[Crossref]

V. Garcés-Chávez, K. Dholakia, and G. C. Spalding, Appl. Phys. Lett. 86, 031106 (2005).
[Crossref]

T. Cizmár, V. Garcés-Chávez, K. Dholakia, and P. Zemánek, Appl. Phys. Lett. 86, 174101 (2005).
[Crossref]

Dziedic, J. M.

A. Ashkin, J. M. Dziedic, and T. Yamane, Nature 330, 769 (1987).
[Crossref] [PubMed]

Fedeli, J. M.

Fennerty, T. A.

Finazzi, V.

Fuchs, A.

Gan, X.

M. Gu, J. B. Haumonte, Y. Micheau, J. W. M. Chon, and X. Gan, Appl. Phys. Lett. 84, 4236 (2004).
[Crossref]

Garcés, V.

T. Cizmár, M. Siler, M. Serý, P. Zemánek, and V. Garcés, Phys. Rev. B 74, 035105 (2006).
[Crossref]

Garcés-Chávez, V.

P. J. Reece, V. Garcés-Chávez, and K. Dholakia, Appl. Phys. Lett. 88, 221116 (2006).
[Crossref]

V. Garcés-Chávez, K. Dholakia, and G. C. Spalding, Appl. Phys. Lett. 86, 031106 (2005).
[Crossref]

T. Cizmár, V. Garcés-Chávez, K. Dholakia, and P. Zemánek, Appl. Phys. Lett. 86, 174101 (2005).
[Crossref]

Gaugiran, S.

Getin, S.

Grujic, K.

K. Grujic, O. G. Hellesø, J. P. Hole, and J. S. Wilkinson, Opt. Express 13, 1 (2005).
[Crossref] [PubMed]

K. Grujic, O. G. Hellesø, J. S. Wilkinson, and J. P. Hole, Opt. Commun. 239, 227 (2004).
[Crossref]

Gu, M.

M. Gu, J. B. Haumonte, Y. Micheau, J. W. M. Chon, and X. Gan, Appl. Phys. Lett. 84, 4236 (2004).
[Crossref]

Harada, Y.

Y. Arai, R. Yasuda, K. Akashi, Y. Harada, H. Miyata, K. Kinosita, and H. Itoh, Nature 399, 446 (1999).
[Crossref] [PubMed]

Haumonte, J. B.

M. Gu, J. B. Haumonte, Y. Micheau, J. W. M. Chon, and X. Gan, Appl. Phys. Lett. 84, 4236 (2004).
[Crossref]

Hellesø, O. G.

K. Grujic, O. G. Hellesø, J. P. Hole, and J. S. Wilkinson, Opt. Express 13, 1 (2005).
[Crossref] [PubMed]

K. Grujic, O. G. Hellesø, J. S. Wilkinson, and J. P. Hole, Opt. Commun. 239, 227 (2004).
[Crossref]

Hole, J. P.

K. Grujic, O. G. Hellesø, J. P. Hole, and J. S. Wilkinson, Opt. Express 13, 1 (2005).
[Crossref] [PubMed]

K. Grujic, O. G. Hellesø, J. S. Wilkinson, and J. P. Hole, Opt. Commun. 239, 227 (2004).
[Crossref]

Itoh, H.

Y. Arai, R. Yasuda, K. Akashi, Y. Harada, H. Miyata, K. Kinosita, and H. Itoh, Nature 399, 446 (1999).
[Crossref] [PubMed]

Kawata, S.

Kinosita, K.

Y. Arai, R. Yasuda, K. Akashi, Y. Harada, H. Miyata, K. Kinosita, and H. Itoh, Nature 399, 446 (1999).
[Crossref] [PubMed]

Lang, M. J.

M. J. Lang and S. M. Block, Am. J. Phys. 71, 201 (2003).
[Crossref]

Lou, J.

Luff, B. J.

L. N. Ng, B. J. Luff, M. N. Zervas, and J. S. Wilkinson, J. Lightwave Technol. 18, 388 (2000).
[Crossref]

L. N. Ng, M. N. Zervas, J. S. Wilkinson, and B. J. Luff, Appl. Phys. Lett. 76, 1993 (2000).
[Crossref]

Mazur, E.

Mellor, C. D.

Micheau, Y.

M. Gu, J. B. Haumonte, Y. Micheau, J. W. M. Chon, and X. Gan, Appl. Phys. Lett. 84, 4236 (2004).
[Crossref]

Miyata, H.

Y. Arai, R. Yasuda, K. Akashi, Y. Harada, H. Miyata, K. Kinosita, and H. Itoh, Nature 399, 446 (1999).
[Crossref] [PubMed]

Ng, L. N.

L. N. Ng, B. J. Luff, M. N. Zervas, and J. S. Wilkinson, J. Lightwave Technol. 18, 388 (2000).
[Crossref]

L. N. Ng, M. N. Zervas, J. S. Wilkinson, and B. J. Luff, Appl. Phys. Lett. 76, 1993 (2000).
[Crossref]

Petrov, D.

Quidant, R.

Reece, P. J.

P. J. Reece, E. M. Wright, and K. Dholakia, Phys. Rev. Lett. 98, 203902 (2007).
[Crossref] [PubMed]

P. J. Reece, V. Garcés-Chávez, and K. Dholakia, Appl. Phys. Lett. 88, 221116 (2006).
[Crossref]

Richardson, D. J.

Serý, M.

T. Cizmár, M. Siler, M. Serý, P. Zemánek, and V. Garcés, Phys. Rev. B 74, 035105 (2006).
[Crossref]

M. Siler, T. Cizmár, M. Serý, and P. Zemánek, Appl. Phys. B 84, 157 (2006).
[Crossref]

Siler, M.

M. Siler, T. Cizmár, M. Serý, and P. Zemánek, Appl. Phys. B 84, 157 (2006).
[Crossref]

T. Cizmár, M. Siler, M. Serý, P. Zemánek, and V. Garcés, Phys. Rev. B 74, 035105 (2006).
[Crossref]

T. Cizmár, M. Siler, and P. Zemánek, Appl. Phys. B 84, 197 (2006).
[Crossref]

Spalding, G. C.

V. Garcés-Chávez, K. Dholakia, and G. C. Spalding, Appl. Phys. Lett. 86, 031106 (2005).
[Crossref]

Sugiura, T.

Tani, T.

Tong, L.

Walz, J. Y.

Wilkinson, J. S.

K. Grujic, O. G. Hellesø, J. P. Hole, and J. S. Wilkinson, Opt. Express 13, 1 (2005).
[Crossref] [PubMed]

K. Grujic, O. G. Hellesø, J. S. Wilkinson, and J. P. Hole, Opt. Commun. 239, 227 (2004).
[Crossref]

L. N. Ng, M. N. Zervas, J. S. Wilkinson, and B. J. Luff, Appl. Phys. Lett. 76, 1993 (2000).
[Crossref]

L. N. Ng, B. J. Luff, M. N. Zervas, and J. S. Wilkinson, J. Lightwave Technol. 18, 388 (2000).
[Crossref]

Wright, E. M.

P. J. Reece, E. M. Wright, and K. Dholakia, Phys. Rev. Lett. 98, 203902 (2007).
[Crossref] [PubMed]

Yamane, T.

A. Ashkin, J. M. Dziedic, and T. Yamane, Nature 330, 769 (1987).
[Crossref] [PubMed]

Yasuda, R.

Y. Arai, R. Yasuda, K. Akashi, Y. Harada, H. Miyata, K. Kinosita, and H. Itoh, Nature 399, 446 (1999).
[Crossref] [PubMed]

Zemánek, P.

M. Siler, T. Cizmár, M. Serý, and P. Zemánek, Appl. Phys. B 84, 157 (2006).
[Crossref]

T. Cizmár, M. Siler, M. Serý, P. Zemánek, and V. Garcés, Phys. Rev. B 74, 035105 (2006).
[Crossref]

T. Cizmár, M. Siler, and P. Zemánek, Appl. Phys. B 84, 197 (2006).
[Crossref]

T. Cizmár, V. Garcés-Chávez, K. Dholakia, and P. Zemánek, Appl. Phys. Lett. 86, 174101 (2005).
[Crossref]

Zervas, M. N.

L. N. Ng, M. N. Zervas, J. S. Wilkinson, and B. J. Luff, Appl. Phys. Lett. 76, 1993 (2000).
[Crossref]

L. N. Ng, B. J. Luff, M. N. Zervas, and J. S. Wilkinson, J. Lightwave Technol. 18, 388 (2000).
[Crossref]

Am. J. Phys. (1)

M. J. Lang and S. M. Block, Am. J. Phys. 71, 201 (2003).
[Crossref]

Appl. Opt. (1)

Appl. Phys. B (2)

T. Cizmár, M. Siler, and P. Zemánek, Appl. Phys. B 84, 197 (2006).
[Crossref]

M. Siler, T. Cizmár, M. Serý, and P. Zemánek, Appl. Phys. B 84, 157 (2006).
[Crossref]

Appl. Phys. Lett. (5)

P. J. Reece, V. Garcés-Chávez, and K. Dholakia, Appl. Phys. Lett. 88, 221116 (2006).
[Crossref]

M. Gu, J. B. Haumonte, Y. Micheau, J. W. M. Chon, and X. Gan, Appl. Phys. Lett. 84, 4236 (2004).
[Crossref]

V. Garcés-Chávez, K. Dholakia, and G. C. Spalding, Appl. Phys. Lett. 86, 031106 (2005).
[Crossref]

T. Cizmár, V. Garcés-Chávez, K. Dholakia, and P. Zemánek, Appl. Phys. Lett. 86, 174101 (2005).
[Crossref]

L. N. Ng, M. N. Zervas, J. S. Wilkinson, and B. J. Luff, Appl. Phys. Lett. 76, 1993 (2000).
[Crossref]

J. Lightwave Technol. (1)

J. Opt. Soc. Am. B (1)

Nature (2)

A. Ashkin, J. M. Dziedic, and T. Yamane, Nature 330, 769 (1987).
[Crossref] [PubMed]

Y. Arai, R. Yasuda, K. Akashi, Y. Harada, H. Miyata, K. Kinosita, and H. Itoh, Nature 399, 446 (1999).
[Crossref] [PubMed]

Opt. Commun. (1)

K. Grujic, O. G. Hellesø, J. S. Wilkinson, and J. P. Hole, Opt. Commun. 239, 227 (2004).
[Crossref]

Opt. Express (5)

Opt. Lett. (3)

Phys. Rev. B (1)

T. Cizmár, M. Siler, M. Serý, P. Zemánek, and V. Garcés, Phys. Rev. B 74, 035105 (2006).
[Crossref]

Phys. Rev. Lett. (1)

P. J. Reece, E. M. Wright, and K. Dholakia, Phys. Rev. Lett. 98, 203902 (2007).
[Crossref] [PubMed]

Cited By

OSA participates in Crossref's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (4)

Fig. 1
Fig. 1

Schematic of the experimental apparatus: a CW laser launches light into a subwavelength optical wire immersed in a water suspension of polystyrene spheres with 3 μ m diameters. A microscope with 20 × magnifying objective is placed on top of the suspension, and images are collected via a CCD camera connected to a PC.

Fig. 2
Fig. 2

Ten consecutive photos of 3 μ m polystyrene particles propelled along a subwavelength optical wire with 0.95 μ m diameter. Images were taken at 1 s intervals. Letters A–E indicate particles considered for velocity evaluation.

Fig. 3
Fig. 3

E-field distribution in a subwavelength optical wire (continuous) and planar waveguides (dashed). The SWOW diameter was 0.95 μ m . The waveguide width and depth were assumed to be 3 μ m and 1 μ m for the glass waveguide and 1 μ m and 0.2 μ m for the Si 3 N 4 waveguide, repectively. The E-field has been normalized per unit power.

Fig. 4
Fig. 4

(a) E-field distribution in subwavelength optical wires SWOW calculated at λ = 1.047 μ m for different diameters, reported in microns in the graph. (b) E-field at the interface between SWOW and water. The E-field has been normalized per unit power.

Metrics