Abstract

A single-beam gradient-force optical trap for dielectric particles, which relies solely on the radiation pressure force of a TEM<sub>00</sub>-mode laser light, is demonstrated in air for what is believed to be the first time. It was observed that micrometer-sized glass spheres with a refractive index of n=1.45 remained trapped in the focus region for more than 30 min, and we could transfer them three dimensionally by moving the beam focus and the microscope stage. A laser power of ~40 mW was sufficient to trap a 5- µm -diameter glass sphere. The present method has several distinct advantages over the conventional optical levitation method.

© 1997 Optical Society ofAmerica

PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. A. Ashkin, Phys. Rev. Lett. 24, 156 (1970).
  2. A. Ashkin and J. M. Dziedzic, Appl. Phys. Lett. 19, 283 (1971).
  3. A. Ashkin and J. M. Dziedzic, Appl. Phys. Lett. 28, 333 (1976).
  4. G. Roosen and C. Imbert, Phys. Lett. A 59, 6 (1976).
  5. A. Ashkin, J. M. Dziedzic, J. E. Bjorkholm, and S. Chu, Opt. Lett. 11, 288 (1986).
  6. W. H. Wright, G. J. Sonek, and M. W. Berns, Appl. Opt. 33, 1735 (1994).
  7. R. Omori, T. Kobayashi, S. Miyamoto, and A. Suzuki, Opt. Rev. 3, 11 (1996).
  8. G. Roosen, Opt. Commun. 21, 189 (1977).
  9. T. C. B. Schut, G. Hesselink, B. G. Grooth, and J. Greve, Cytometry 12, 479 (1991).
  10. R. Gussgard, T. Lindmo, and I. Brevik, J. Opt. Soc. Am. 9, 1922 (1992).
  11. A. Ashkin, Biophys. J. 61, 569 (1992).
  12. R. Omori, K. Sawada, T. Kobayashi, and A. Suzuki, J. Nucl. Sci. Technol. 33, 956 (1996).
  13. G. Gouesbet, B. Maheu, and G. Gréhan, J. Opt. Soc. Am. A 5, 1427 (1988).
  14. J. P. Barton, D. R. Alexander, and S. A. Schaub, J. Appl. Phys. 66, 4594 (1989).
  15. K. F. Ren, G. Gréhan, and G. Gouesbet, Appl. Opt. 35, 2702 (1996).
  16. L. W. Davis, Phys. Rev. A 19, 1177 (1979).
  17. J. P. Barton and D. R. Alexander, J. Appl. Phys. 66, 2800 (1989).
  18. H. Misawa, M. Koshioka, K. Sasaki, N. Kitamura, and H. Masuhara, J. Appl. Phys. 70, 3829 (1991).
  19. R. Thurn and W. Kiefer, Appl. Spectrosc. 38, 78 (1984).
  20. S. De Nicola, A. Finizo, P. Mormile, G. Pierattini, S. Martellucci, J. Quartieri, F. Bloisi, and L. Vicari, Appl. Phys. B 47, 247 (1988).
  21. W. H. Wright, G. J. Sonek, and M. W. Bern, Appl. Phys. Lett. 63, 715 (1993).

1996

R. Omori, T. Kobayashi, S. Miyamoto, and A. Suzuki, Opt. Rev. 3, 11 (1996).

R. Omori, K. Sawada, T. Kobayashi, and A. Suzuki, J. Nucl. Sci. Technol. 33, 956 (1996).

K. F. Ren, G. Gréhan, and G. Gouesbet, Appl. Opt. 35, 2702 (1996).

1994

1993

W. H. Wright, G. J. Sonek, and M. W. Bern, Appl. Phys. Lett. 63, 715 (1993).

1992

R. Gussgard, T. Lindmo, and I. Brevik, J. Opt. Soc. Am. 9, 1922 (1992).

A. Ashkin, Biophys. J. 61, 569 (1992).

1991

H. Misawa, M. Koshioka, K. Sasaki, N. Kitamura, and H. Masuhara, J. Appl. Phys. 70, 3829 (1991).

T. C. B. Schut, G. Hesselink, B. G. Grooth, and J. Greve, Cytometry 12, 479 (1991).

1989

J. P. Barton and D. R. Alexander, J. Appl. Phys. 66, 2800 (1989).

J. P. Barton, D. R. Alexander, and S. A. Schaub, J. Appl. Phys. 66, 4594 (1989).

1988

S. De Nicola, A. Finizo, P. Mormile, G. Pierattini, S. Martellucci, J. Quartieri, F. Bloisi, and L. Vicari, Appl. Phys. B 47, 247 (1988).

G. Gouesbet, B. Maheu, and G. Gréhan, J. Opt. Soc. Am. A 5, 1427 (1988).

1986

1984

1979

L. W. Davis, Phys. Rev. A 19, 1177 (1979).

1977

G. Roosen, Opt. Commun. 21, 189 (1977).

1976

A. Ashkin and J. M. Dziedzic, Appl. Phys. Lett. 28, 333 (1976).

G. Roosen and C. Imbert, Phys. Lett. A 59, 6 (1976).

1971

A. Ashkin and J. M. Dziedzic, Appl. Phys. Lett. 19, 283 (1971).

1970

A. Ashkin, Phys. Rev. Lett. 24, 156 (1970).

Alexander, D. R.

J. P. Barton, D. R. Alexander, and S. A. Schaub, J. Appl. Phys. 66, 4594 (1989).

J. P. Barton and D. R. Alexander, J. Appl. Phys. 66, 2800 (1989).

Ashkin, A.

A. Ashkin, Biophys. J. 61, 569 (1992).

A. Ashkin, J. M. Dziedzic, J. E. Bjorkholm, and S. Chu, Opt. Lett. 11, 288 (1986).

A. Ashkin and J. M. Dziedzic, Appl. Phys. Lett. 28, 333 (1976).

A. Ashkin and J. M. Dziedzic, Appl. Phys. Lett. 19, 283 (1971).

A. Ashkin, Phys. Rev. Lett. 24, 156 (1970).

Barton, J. P.

J. P. Barton, D. R. Alexander, and S. A. Schaub, J. Appl. Phys. 66, 4594 (1989).

J. P. Barton and D. R. Alexander, J. Appl. Phys. 66, 2800 (1989).

Bern, M. W.

W. H. Wright, G. J. Sonek, and M. W. Bern, Appl. Phys. Lett. 63, 715 (1993).

Berns, M. W.

Bjorkholm, J. E.

Bloisi, F.

S. De Nicola, A. Finizo, P. Mormile, G. Pierattini, S. Martellucci, J. Quartieri, F. Bloisi, and L. Vicari, Appl. Phys. B 47, 247 (1988).

Brevik, I.

R. Gussgard, T. Lindmo, and I. Brevik, J. Opt. Soc. Am. 9, 1922 (1992).

Chu, S.

Davis, L. W.

L. W. Davis, Phys. Rev. A 19, 1177 (1979).

De Nicola, S.

S. De Nicola, A. Finizo, P. Mormile, G. Pierattini, S. Martellucci, J. Quartieri, F. Bloisi, and L. Vicari, Appl. Phys. B 47, 247 (1988).

Dziedzic, J. M.

A. Ashkin, J. M. Dziedzic, J. E. Bjorkholm, and S. Chu, Opt. Lett. 11, 288 (1986).

A. Ashkin and J. M. Dziedzic, Appl. Phys. Lett. 28, 333 (1976).

A. Ashkin and J. M. Dziedzic, Appl. Phys. Lett. 19, 283 (1971).

Finizo, A.

S. De Nicola, A. Finizo, P. Mormile, G. Pierattini, S. Martellucci, J. Quartieri, F. Bloisi, and L. Vicari, Appl. Phys. B 47, 247 (1988).

Gouesbet, G.

Gréhan, G.

Greve, J.

T. C. B. Schut, G. Hesselink, B. G. Grooth, and J. Greve, Cytometry 12, 479 (1991).

Grooth, B. G.

T. C. B. Schut, G. Hesselink, B. G. Grooth, and J. Greve, Cytometry 12, 479 (1991).

Gussgard, R.

R. Gussgard, T. Lindmo, and I. Brevik, J. Opt. Soc. Am. 9, 1922 (1992).

Hesselink, G.

T. C. B. Schut, G. Hesselink, B. G. Grooth, and J. Greve, Cytometry 12, 479 (1991).

Imbert, C.

G. Roosen and C. Imbert, Phys. Lett. A 59, 6 (1976).

Kiefer, W.

Kitamura, N.

H. Misawa, M. Koshioka, K. Sasaki, N. Kitamura, and H. Masuhara, J. Appl. Phys. 70, 3829 (1991).

Kobayashi, T.

R. Omori, T. Kobayashi, S. Miyamoto, and A. Suzuki, Opt. Rev. 3, 11 (1996).

R. Omori, K. Sawada, T. Kobayashi, and A. Suzuki, J. Nucl. Sci. Technol. 33, 956 (1996).

Koshioka, M.

H. Misawa, M. Koshioka, K. Sasaki, N. Kitamura, and H. Masuhara, J. Appl. Phys. 70, 3829 (1991).

Lindmo, T.

R. Gussgard, T. Lindmo, and I. Brevik, J. Opt. Soc. Am. 9, 1922 (1992).

Maheu, B.

Martellucci, S.

S. De Nicola, A. Finizo, P. Mormile, G. Pierattini, S. Martellucci, J. Quartieri, F. Bloisi, and L. Vicari, Appl. Phys. B 47, 247 (1988).

Masuhara, H.

H. Misawa, M. Koshioka, K. Sasaki, N. Kitamura, and H. Masuhara, J. Appl. Phys. 70, 3829 (1991).

Misawa, H.

H. Misawa, M. Koshioka, K. Sasaki, N. Kitamura, and H. Masuhara, J. Appl. Phys. 70, 3829 (1991).

Miyamoto, S.

R. Omori, T. Kobayashi, S. Miyamoto, and A. Suzuki, Opt. Rev. 3, 11 (1996).

Mormile, P.

S. De Nicola, A. Finizo, P. Mormile, G. Pierattini, S. Martellucci, J. Quartieri, F. Bloisi, and L. Vicari, Appl. Phys. B 47, 247 (1988).

Omori, R.

R. Omori, K. Sawada, T. Kobayashi, and A. Suzuki, J. Nucl. Sci. Technol. 33, 956 (1996).

R. Omori, T. Kobayashi, S. Miyamoto, and A. Suzuki, Opt. Rev. 3, 11 (1996).

Pierattini, G.

S. De Nicola, A. Finizo, P. Mormile, G. Pierattini, S. Martellucci, J. Quartieri, F. Bloisi, and L. Vicari, Appl. Phys. B 47, 247 (1988).

Quartieri, J.

S. De Nicola, A. Finizo, P. Mormile, G. Pierattini, S. Martellucci, J. Quartieri, F. Bloisi, and L. Vicari, Appl. Phys. B 47, 247 (1988).

Ren, K. F.

Roosen, G.

G. Roosen, Opt. Commun. 21, 189 (1977).

G. Roosen and C. Imbert, Phys. Lett. A 59, 6 (1976).

Sasaki, K.

H. Misawa, M. Koshioka, K. Sasaki, N. Kitamura, and H. Masuhara, J. Appl. Phys. 70, 3829 (1991).

Sawada, K.

R. Omori, K. Sawada, T. Kobayashi, and A. Suzuki, J. Nucl. Sci. Technol. 33, 956 (1996).

Schaub, S. A.

J. P. Barton, D. R. Alexander, and S. A. Schaub, J. Appl. Phys. 66, 4594 (1989).

Schut, T. C. B.

T. C. B. Schut, G. Hesselink, B. G. Grooth, and J. Greve, Cytometry 12, 479 (1991).

Sonek, G. J.

W. H. Wright, G. J. Sonek, and M. W. Berns, Appl. Opt. 33, 1735 (1994).

W. H. Wright, G. J. Sonek, and M. W. Bern, Appl. Phys. Lett. 63, 715 (1993).

Suzuki, A.

R. Omori, K. Sawada, T. Kobayashi, and A. Suzuki, J. Nucl. Sci. Technol. 33, 956 (1996).

R. Omori, T. Kobayashi, S. Miyamoto, and A. Suzuki, Opt. Rev. 3, 11 (1996).

Thurn, R.

Vicari, L.

S. De Nicola, A. Finizo, P. Mormile, G. Pierattini, S. Martellucci, J. Quartieri, F. Bloisi, and L. Vicari, Appl. Phys. B 47, 247 (1988).

Wright, W. H.

W. H. Wright, G. J. Sonek, and M. W. Berns, Appl. Opt. 33, 1735 (1994).

W. H. Wright, G. J. Sonek, and M. W. Bern, Appl. Phys. Lett. 63, 715 (1993).

Appl. Opt.

Appl. Phys. B

S. De Nicola, A. Finizo, P. Mormile, G. Pierattini, S. Martellucci, J. Quartieri, F. Bloisi, and L. Vicari, Appl. Phys. B 47, 247 (1988).

Appl. Phys. Lett.

W. H. Wright, G. J. Sonek, and M. W. Bern, Appl. Phys. Lett. 63, 715 (1993).

A. Ashkin and J. M. Dziedzic, Appl. Phys. Lett. 19, 283 (1971).

A. Ashkin and J. M. Dziedzic, Appl. Phys. Lett. 28, 333 (1976).

Appl. Spectrosc.

Biophys. J.

A. Ashkin, Biophys. J. 61, 569 (1992).

Cytometry

T. C. B. Schut, G. Hesselink, B. G. Grooth, and J. Greve, Cytometry 12, 479 (1991).

J. Appl. Phys.

J. P. Barton, D. R. Alexander, and S. A. Schaub, J. Appl. Phys. 66, 4594 (1989).

J. P. Barton and D. R. Alexander, J. Appl. Phys. 66, 2800 (1989).

H. Misawa, M. Koshioka, K. Sasaki, N. Kitamura, and H. Masuhara, J. Appl. Phys. 70, 3829 (1991).

J. Nucl. Sci. Technol.

R. Omori, K. Sawada, T. Kobayashi, and A. Suzuki, J. Nucl. Sci. Technol. 33, 956 (1996).

J. Opt. Soc. Am.

R. Gussgard, T. Lindmo, and I. Brevik, J. Opt. Soc. Am. 9, 1922 (1992).

J. Opt. Soc. Am. A

Opt. Commun.

G. Roosen, Opt. Commun. 21, 189 (1977).

Opt. Lett.

Opt. Rev.

R. Omori, T. Kobayashi, S. Miyamoto, and A. Suzuki, Opt. Rev. 3, 11 (1996).

Phys. Lett. A

G. Roosen and C. Imbert, Phys. Lett. A 59, 6 (1976).

Phys. Rev. A

L. W. Davis, Phys. Rev. A 19, 1177 (1979).

Phys. Rev. Lett.

A. Ashkin, Phys. Rev. Lett. 24, 156 (1970).

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.


Metrics