Abstract

For most optical tweezer applications, precise and reliable tracking of the trapped particle is an important requirement. Backfocal-plane interferometry is the fastest and most accurate tracking technique if the particle displacements are limited to half of the focal width. Especially for positive axial displacements, the nonlinear detector response can lead to incorrect tracking results. Here we show how the linear detection range around the trap center can be extended by a factor of 2 to 4 in the axial direction using a second frequency-detuned tracking focus that is generated by the same laser as the optical trap. Additionally, we show how the noise in the axial signal can be decreased significantly using a second detector.

© 2010 Optical Society of America

PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. A. Pralle, M. Prummer, E. L. Florin, E. H. K. Stelzer, and J. K. H. Horber, Microsc. Res. Tech. 44, 378 (1999).
    [CrossRef]
  2. P. Y. Wu, R. X. Huang, C. Tischer, A. Jonas, and E. L. Florin, Phys. Rev. Lett. 103, 108101 (2009).
    [CrossRef]
  3. H. Kress, E. H. K. Stelzer, D. Holzer, F. Buss, G. Griffiths, and A. Rohrbach, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 11633 (2007).
    [CrossRef]
  4. K. C. Neuman and S. M. Block, Rev. Sci. Instrum. 75, 2787 (2004).
    [CrossRef]
  5. P. C. Seitz, E. H. K. Stelzer, and A. Rohrbach, Appl. Opt. 45, 7309 (2006).
    [CrossRef]
  6. A. Rohrbach, C. Tischer, D. Neumayer, E. L. Florin, and E. H. K. Stelzer, Rev. Sci. Instrum. 75, 2197 (2004).
    [CrossRef]
  7. A. Rohrbach, H. Kress, and E. H. K. Stelzer, Opt. Lett. 28, 411 (2003).
    [CrossRef]
  8. J. K. Dreyer, K. Berg-Sorensen, and L. Oddershede, Appl. Opt. 43, 1991 (2004).
    [CrossRef]
  9. H. Kress, E. H. K. Stelzer, G. Griffiths, and A. Rohrbach, Phys. Rev. E 71, 061927 (2005).
    [CrossRef]
  10. M. J. Lang, C. L. Asbury, J. W. Shaevitz, and S. M. Block, Biophys. J. 83, 491 (2002).
    [CrossRef]

2009 (1)

P. Y. Wu, R. X. Huang, C. Tischer, A. Jonas, and E. L. Florin, Phys. Rev. Lett. 103, 108101 (2009).
[CrossRef]

2007 (1)

H. Kress, E. H. K. Stelzer, D. Holzer, F. Buss, G. Griffiths, and A. Rohrbach, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 11633 (2007).
[CrossRef]

2006 (1)

2005 (1)

H. Kress, E. H. K. Stelzer, G. Griffiths, and A. Rohrbach, Phys. Rev. E 71, 061927 (2005).
[CrossRef]

2004 (3)

K. C. Neuman and S. M. Block, Rev. Sci. Instrum. 75, 2787 (2004).
[CrossRef]

A. Rohrbach, C. Tischer, D. Neumayer, E. L. Florin, and E. H. K. Stelzer, Rev. Sci. Instrum. 75, 2197 (2004).
[CrossRef]

J. K. Dreyer, K. Berg-Sorensen, and L. Oddershede, Appl. Opt. 43, 1991 (2004).
[CrossRef]

2003 (1)

2002 (1)

M. J. Lang, C. L. Asbury, J. W. Shaevitz, and S. M. Block, Biophys. J. 83, 491 (2002).
[CrossRef]

1999 (1)

A. Pralle, M. Prummer, E. L. Florin, E. H. K. Stelzer, and J. K. H. Horber, Microsc. Res. Tech. 44, 378 (1999).
[CrossRef]

Asbury, C. L.

M. J. Lang, C. L. Asbury, J. W. Shaevitz, and S. M. Block, Biophys. J. 83, 491 (2002).
[CrossRef]

Berg-Sorensen, K.

Block, S. M.

K. C. Neuman and S. M. Block, Rev. Sci. Instrum. 75, 2787 (2004).
[CrossRef]

M. J. Lang, C. L. Asbury, J. W. Shaevitz, and S. M. Block, Biophys. J. 83, 491 (2002).
[CrossRef]

Buss, F.

H. Kress, E. H. K. Stelzer, D. Holzer, F. Buss, G. Griffiths, and A. Rohrbach, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 11633 (2007).
[CrossRef]

Dreyer, J. K.

Florin, E. L.

P. Y. Wu, R. X. Huang, C. Tischer, A. Jonas, and E. L. Florin, Phys. Rev. Lett. 103, 108101 (2009).
[CrossRef]

A. Rohrbach, C. Tischer, D. Neumayer, E. L. Florin, and E. H. K. Stelzer, Rev. Sci. Instrum. 75, 2197 (2004).
[CrossRef]

A. Pralle, M. Prummer, E. L. Florin, E. H. K. Stelzer, and J. K. H. Horber, Microsc. Res. Tech. 44, 378 (1999).
[CrossRef]

Griffiths, G.

H. Kress, E. H. K. Stelzer, D. Holzer, F. Buss, G. Griffiths, and A. Rohrbach, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 11633 (2007).
[CrossRef]

H. Kress, E. H. K. Stelzer, G. Griffiths, and A. Rohrbach, Phys. Rev. E 71, 061927 (2005).
[CrossRef]

Holzer, D.

H. Kress, E. H. K. Stelzer, D. Holzer, F. Buss, G. Griffiths, and A. Rohrbach, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 11633 (2007).
[CrossRef]

Horber, J. K. H.

A. Pralle, M. Prummer, E. L. Florin, E. H. K. Stelzer, and J. K. H. Horber, Microsc. Res. Tech. 44, 378 (1999).
[CrossRef]

Huang, R. X.

P. Y. Wu, R. X. Huang, C. Tischer, A. Jonas, and E. L. Florin, Phys. Rev. Lett. 103, 108101 (2009).
[CrossRef]

Jonas, A.

P. Y. Wu, R. X. Huang, C. Tischer, A. Jonas, and E. L. Florin, Phys. Rev. Lett. 103, 108101 (2009).
[CrossRef]

Kress, H.

H. Kress, E. H. K. Stelzer, D. Holzer, F. Buss, G. Griffiths, and A. Rohrbach, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 11633 (2007).
[CrossRef]

H. Kress, E. H. K. Stelzer, G. Griffiths, and A. Rohrbach, Phys. Rev. E 71, 061927 (2005).
[CrossRef]

A. Rohrbach, H. Kress, and E. H. K. Stelzer, Opt. Lett. 28, 411 (2003).
[CrossRef]

Lang, M. J.

M. J. Lang, C. L. Asbury, J. W. Shaevitz, and S. M. Block, Biophys. J. 83, 491 (2002).
[CrossRef]

Neuman, K. C.

K. C. Neuman and S. M. Block, Rev. Sci. Instrum. 75, 2787 (2004).
[CrossRef]

Neumayer, D.

A. Rohrbach, C. Tischer, D. Neumayer, E. L. Florin, and E. H. K. Stelzer, Rev. Sci. Instrum. 75, 2197 (2004).
[CrossRef]

Oddershede, L.

Pralle, A.

A. Pralle, M. Prummer, E. L. Florin, E. H. K. Stelzer, and J. K. H. Horber, Microsc. Res. Tech. 44, 378 (1999).
[CrossRef]

Prummer, M.

A. Pralle, M. Prummer, E. L. Florin, E. H. K. Stelzer, and J. K. H. Horber, Microsc. Res. Tech. 44, 378 (1999).
[CrossRef]

Rohrbach, A.

H. Kress, E. H. K. Stelzer, D. Holzer, F. Buss, G. Griffiths, and A. Rohrbach, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 11633 (2007).
[CrossRef]

P. C. Seitz, E. H. K. Stelzer, and A. Rohrbach, Appl. Opt. 45, 7309 (2006).
[CrossRef]

H. Kress, E. H. K. Stelzer, G. Griffiths, and A. Rohrbach, Phys. Rev. E 71, 061927 (2005).
[CrossRef]

A. Rohrbach, C. Tischer, D. Neumayer, E. L. Florin, and E. H. K. Stelzer, Rev. Sci. Instrum. 75, 2197 (2004).
[CrossRef]

A. Rohrbach, H. Kress, and E. H. K. Stelzer, Opt. Lett. 28, 411 (2003).
[CrossRef]

Seitz, P. C.

Shaevitz, J. W.

M. J. Lang, C. L. Asbury, J. W. Shaevitz, and S. M. Block, Biophys. J. 83, 491 (2002).
[CrossRef]

Stelzer, E. H. K.

H. Kress, E. H. K. Stelzer, D. Holzer, F. Buss, G. Griffiths, and A. Rohrbach, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 11633 (2007).
[CrossRef]

P. C. Seitz, E. H. K. Stelzer, and A. Rohrbach, Appl. Opt. 45, 7309 (2006).
[CrossRef]

H. Kress, E. H. K. Stelzer, G. Griffiths, and A. Rohrbach, Phys. Rev. E 71, 061927 (2005).
[CrossRef]

A. Rohrbach, C. Tischer, D. Neumayer, E. L. Florin, and E. H. K. Stelzer, Rev. Sci. Instrum. 75, 2197 (2004).
[CrossRef]

A. Rohrbach, H. Kress, and E. H. K. Stelzer, Opt. Lett. 28, 411 (2003).
[CrossRef]

A. Pralle, M. Prummer, E. L. Florin, E. H. K. Stelzer, and J. K. H. Horber, Microsc. Res. Tech. 44, 378 (1999).
[CrossRef]

Tischer, C.

P. Y. Wu, R. X. Huang, C. Tischer, A. Jonas, and E. L. Florin, Phys. Rev. Lett. 103, 108101 (2009).
[CrossRef]

A. Rohrbach, C. Tischer, D. Neumayer, E. L. Florin, and E. H. K. Stelzer, Rev. Sci. Instrum. 75, 2197 (2004).
[CrossRef]

Wu, P. Y.

P. Y. Wu, R. X. Huang, C. Tischer, A. Jonas, and E. L. Florin, Phys. Rev. Lett. 103, 108101 (2009).
[CrossRef]

Appl. Opt. (2)

Biophys. J. (1)

M. J. Lang, C. L. Asbury, J. W. Shaevitz, and S. M. Block, Biophys. J. 83, 491 (2002).
[CrossRef]

Microsc. Res. Tech. (1)

A. Pralle, M. Prummer, E. L. Florin, E. H. K. Stelzer, and J. K. H. Horber, Microsc. Res. Tech. 44, 378 (1999).
[CrossRef]

Opt. Lett. (1)

Phys. Rev. E (1)

H. Kress, E. H. K. Stelzer, G. Griffiths, and A. Rohrbach, Phys. Rev. E 71, 061927 (2005).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett. (1)

P. Y. Wu, R. X. Huang, C. Tischer, A. Jonas, and E. L. Florin, Phys. Rev. Lett. 103, 108101 (2009).
[CrossRef]

Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1)

H. Kress, E. H. K. Stelzer, D. Holzer, F. Buss, G. Griffiths, and A. Rohrbach, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 11633 (2007).
[CrossRef]

Rev. Sci. Instrum. (2)

K. C. Neuman and S. M. Block, Rev. Sci. Instrum. 75, 2787 (2004).
[CrossRef]

A. Rohrbach, C. Tischer, D. Neumayer, E. L. Florin, and E. H. K. Stelzer, Rev. Sci. Instrum. 75, 2197 (2004).
[CrossRef]

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