Abstract

We demonstrate trapped yeast cell axial-position adjustment without moving the optical fiber in a single-fiber optical trapping system. The dynamic axial-position adjustment is realized by controlling the power ratio of the fundamental mode beam (LP01) and the low-order mode beam (LP11) generated in a normal single-core fiber. In order to separate the trapping positions produced by the two mode beams, we fabricate a special fiber tapered tip with a selective two-step method. A yeast cell of 6 μm diameter is moved along the optical axis direction for a distance of ∼3  μm. To the best of our knowledge, this is the first demonstration of the trapping position adjustment without moving the fiber for single-fiber optical tweezers. The excitation and utilization of multimode beams in a single fiber constitutes a new development for single-fiber optical trapping and makes possible more practical applications in biomedical research fields.

© 2013 Optical Society of America

PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. A. Ashkin, J. M. Dziedzic, J. E. Bjorkholm, and S. Chu, Opt. Lett. 11, 288 (1986).
    [CrossRef]
  2. A. Ashkin and J. M. Dziedzic, Science 235, 1517 (1987).
    [CrossRef]
  3. M. Wojdyla, S. Raj, and D. Petrov, J. Biomed. Opt. 17, 097006 (2012).
    [CrossRef]
  4. J. E. Bjorkholm, R. R. Freeman, A. Ashkin, and D. B. Pearson, Phys. Rev. Lett. 41, 1361 (1978).
    [CrossRef]
  5. K. Taguchi, Kemia Kemi 523, 1070 (2012).
    [CrossRef]
  6. Z. H. Liu, C. K. Guo, J. Yang, and L. B. Yuan, Opt. Express 14, 12510 (2006).
    [CrossRef]
  7. L. B. Yuan, Z. H. Liu, and J. Yang, Appl. Phys. Lett. 91, 054101 (2007).
    [CrossRef]
  8. F. Bragheri, P. Minzioni, C. Liberale, E. D. Fabrizio, and I. Cristiani, Opt. Express 16, 17647 (2008).
    [CrossRef]
  9. S. K. Mohanty, K. S. Mohanty, and M. W. Berns, J. Biomed. Opt. 13, 054049 (2008).
    [CrossRef]
  10. K. S. Abedin, C. Kerbage, A. Fernandez-Nieves, and D. A. Weitz, Appl. Phys. Lett. 91, 091119 (2007).
    [CrossRef]
  11. L. B. Yuan, Z. H. Liu, J. Yang, and C. Y. Guan, Opt. Express, 16, 4551 (2008).
  12. Y. Zhang, Z. H. Liu, J. Yang, and L. B. Yuan, J. Lightwave Technol. 30, 1487 (2012).
    [CrossRef]
  13. E. R. Dufresne and D. G. Grier, Rev. Sci. Instrum. 69, 1974 (1998).
    [CrossRef]
  14. E. R. Dufresne, G. C. Spalding, M. T. Dearing, S. A. Sheets, and D. G. Grier, Rev. Sci. Instrum. 72, 1810 (2001).
    [CrossRef]
  15. P. M. P. Lanigan, I. Munro, E. J. Grace, D. R. Casey, J. Phillips, D. R. Klug, O. Ces, and M. A. A. Neil, Biomed. Opt. Express 3, 1609 (2012).
    [CrossRef]
  16. E. Fällman, M. Andersson, and O. Axner, Proc. SPIE 6088, 60881E (2006).
    [CrossRef]
  17. A. W. Snyder and J. D. Love, in Optical Waveguide Theory (Chapman & Hall, 1983), pp. 281–300.
  18. D. Marcuse, J. Opt. Soc. Am. 66, 216 (1976).
    [CrossRef]
  19. Y. H. Chuang, K. G. Sun, C. J. Wang, J. Y. Huang, and C. L. Pan, Rev. Sci. Instrum. 69, 437 (1998).
    [CrossRef]
  20. P. Hoffmann, B. Dutoit, and R. P. Salathe, Ultramicroscopy 61, 165 (1995).
    [CrossRef]

2012 (4)

2008 (3)

F. Bragheri, P. Minzioni, C. Liberale, E. D. Fabrizio, and I. Cristiani, Opt. Express 16, 17647 (2008).
[CrossRef]

S. K. Mohanty, K. S. Mohanty, and M. W. Berns, J. Biomed. Opt. 13, 054049 (2008).
[CrossRef]

L. B. Yuan, Z. H. Liu, J. Yang, and C. Y. Guan, Opt. Express, 16, 4551 (2008).

2007 (2)

L. B. Yuan, Z. H. Liu, and J. Yang, Appl. Phys. Lett. 91, 054101 (2007).
[CrossRef]

K. S. Abedin, C. Kerbage, A. Fernandez-Nieves, and D. A. Weitz, Appl. Phys. Lett. 91, 091119 (2007).
[CrossRef]

2006 (2)

Z. H. Liu, C. K. Guo, J. Yang, and L. B. Yuan, Opt. Express 14, 12510 (2006).
[CrossRef]

E. Fällman, M. Andersson, and O. Axner, Proc. SPIE 6088, 60881E (2006).
[CrossRef]

2001 (1)

E. R. Dufresne, G. C. Spalding, M. T. Dearing, S. A. Sheets, and D. G. Grier, Rev. Sci. Instrum. 72, 1810 (2001).
[CrossRef]

1998 (2)

E. R. Dufresne and D. G. Grier, Rev. Sci. Instrum. 69, 1974 (1998).
[CrossRef]

Y. H. Chuang, K. G. Sun, C. J. Wang, J. Y. Huang, and C. L. Pan, Rev. Sci. Instrum. 69, 437 (1998).
[CrossRef]

1995 (1)

P. Hoffmann, B. Dutoit, and R. P. Salathe, Ultramicroscopy 61, 165 (1995).
[CrossRef]

1987 (1)

A. Ashkin and J. M. Dziedzic, Science 235, 1517 (1987).
[CrossRef]

1986 (1)

1978 (1)

J. E. Bjorkholm, R. R. Freeman, A. Ashkin, and D. B. Pearson, Phys. Rev. Lett. 41, 1361 (1978).
[CrossRef]

1976 (1)

Abedin, K. S.

K. S. Abedin, C. Kerbage, A. Fernandez-Nieves, and D. A. Weitz, Appl. Phys. Lett. 91, 091119 (2007).
[CrossRef]

Andersson, M.

E. Fällman, M. Andersson, and O. Axner, Proc. SPIE 6088, 60881E (2006).
[CrossRef]

Ashkin, A.

A. Ashkin and J. M. Dziedzic, Science 235, 1517 (1987).
[CrossRef]

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

J. E. Bjorkholm, R. R. Freeman, A. Ashkin, and D. B. Pearson, Phys. Rev. Lett. 41, 1361 (1978).
[CrossRef]

Axner, O.

E. Fällman, M. Andersson, and O. Axner, Proc. SPIE 6088, 60881E (2006).
[CrossRef]

Berns, M. W.

S. K. Mohanty, K. S. Mohanty, and M. W. Berns, J. Biomed. Opt. 13, 054049 (2008).
[CrossRef]

Bjorkholm, J. E.

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

J. E. Bjorkholm, R. R. Freeman, A. Ashkin, and D. B. Pearson, Phys. Rev. Lett. 41, 1361 (1978).
[CrossRef]

Bragheri, F.

Casey, D. R.

Ces, O.

Chu, S.

Chuang, Y. H.

Y. H. Chuang, K. G. Sun, C. J. Wang, J. Y. Huang, and C. L. Pan, Rev. Sci. Instrum. 69, 437 (1998).
[CrossRef]

Cristiani, I.

Dearing, M. T.

E. R. Dufresne, G. C. Spalding, M. T. Dearing, S. A. Sheets, and D. G. Grier, Rev. Sci. Instrum. 72, 1810 (2001).
[CrossRef]

Dufresne, E. R.

E. R. Dufresne, G. C. Spalding, M. T. Dearing, S. A. Sheets, and D. G. Grier, Rev. Sci. Instrum. 72, 1810 (2001).
[CrossRef]

E. R. Dufresne and D. G. Grier, Rev. Sci. Instrum. 69, 1974 (1998).
[CrossRef]

Dutoit, B.

P. Hoffmann, B. Dutoit, and R. P. Salathe, Ultramicroscopy 61, 165 (1995).
[CrossRef]

Dziedzic, J. M.

Fabrizio, E. D.

Fällman, E.

E. Fällman, M. Andersson, and O. Axner, Proc. SPIE 6088, 60881E (2006).
[CrossRef]

Fernandez-Nieves, A.

K. S. Abedin, C. Kerbage, A. Fernandez-Nieves, and D. A. Weitz, Appl. Phys. Lett. 91, 091119 (2007).
[CrossRef]

Freeman, R. R.

J. E. Bjorkholm, R. R. Freeman, A. Ashkin, and D. B. Pearson, Phys. Rev. Lett. 41, 1361 (1978).
[CrossRef]

Grace, E. J.

Grier, D. G.

E. R. Dufresne, G. C. Spalding, M. T. Dearing, S. A. Sheets, and D. G. Grier, Rev. Sci. Instrum. 72, 1810 (2001).
[CrossRef]

E. R. Dufresne and D. G. Grier, Rev. Sci. Instrum. 69, 1974 (1998).
[CrossRef]

Guan, C. Y.

L. B. Yuan, Z. H. Liu, J. Yang, and C. Y. Guan, Opt. Express, 16, 4551 (2008).

Guo, C. K.

Hoffmann, P.

P. Hoffmann, B. Dutoit, and R. P. Salathe, Ultramicroscopy 61, 165 (1995).
[CrossRef]

Huang, J. Y.

Y. H. Chuang, K. G. Sun, C. J. Wang, J. Y. Huang, and C. L. Pan, Rev. Sci. Instrum. 69, 437 (1998).
[CrossRef]

Kerbage, C.

K. S. Abedin, C. Kerbage, A. Fernandez-Nieves, and D. A. Weitz, Appl. Phys. Lett. 91, 091119 (2007).
[CrossRef]

Klug, D. R.

Lanigan, P. M. P.

Liberale, C.

Liu, Z. H.

Y. Zhang, Z. H. Liu, J. Yang, and L. B. Yuan, J. Lightwave Technol. 30, 1487 (2012).
[CrossRef]

L. B. Yuan, Z. H. Liu, J. Yang, and C. Y. Guan, Opt. Express, 16, 4551 (2008).

L. B. Yuan, Z. H. Liu, and J. Yang, Appl. Phys. Lett. 91, 054101 (2007).
[CrossRef]

Z. H. Liu, C. K. Guo, J. Yang, and L. B. Yuan, Opt. Express 14, 12510 (2006).
[CrossRef]

Love, J. D.

A. W. Snyder and J. D. Love, in Optical Waveguide Theory (Chapman & Hall, 1983), pp. 281–300.

Marcuse, D.

Minzioni, P.

Mohanty, K. S.

S. K. Mohanty, K. S. Mohanty, and M. W. Berns, J. Biomed. Opt. 13, 054049 (2008).
[CrossRef]

Mohanty, S. K.

S. K. Mohanty, K. S. Mohanty, and M. W. Berns, J. Biomed. Opt. 13, 054049 (2008).
[CrossRef]

Munro, I.

Neil, M. A. A.

Pan, C. L.

Y. H. Chuang, K. G. Sun, C. J. Wang, J. Y. Huang, and C. L. Pan, Rev. Sci. Instrum. 69, 437 (1998).
[CrossRef]

Pearson, D. B.

J. E. Bjorkholm, R. R. Freeman, A. Ashkin, and D. B. Pearson, Phys. Rev. Lett. 41, 1361 (1978).
[CrossRef]

Petrov, D.

M. Wojdyla, S. Raj, and D. Petrov, J. Biomed. Opt. 17, 097006 (2012).
[CrossRef]

Phillips, J.

Raj, S.

M. Wojdyla, S. Raj, and D. Petrov, J. Biomed. Opt. 17, 097006 (2012).
[CrossRef]

Salathe, R. P.

P. Hoffmann, B. Dutoit, and R. P. Salathe, Ultramicroscopy 61, 165 (1995).
[CrossRef]

Sheets, S. A.

E. R. Dufresne, G. C. Spalding, M. T. Dearing, S. A. Sheets, and D. G. Grier, Rev. Sci. Instrum. 72, 1810 (2001).
[CrossRef]

Snyder, A. W.

A. W. Snyder and J. D. Love, in Optical Waveguide Theory (Chapman & Hall, 1983), pp. 281–300.

Spalding, G. C.

E. R. Dufresne, G. C. Spalding, M. T. Dearing, S. A. Sheets, and D. G. Grier, Rev. Sci. Instrum. 72, 1810 (2001).
[CrossRef]

Sun, K. G.

Y. H. Chuang, K. G. Sun, C. J. Wang, J. Y. Huang, and C. L. Pan, Rev. Sci. Instrum. 69, 437 (1998).
[CrossRef]

Taguchi, K.

K. Taguchi, Kemia Kemi 523, 1070 (2012).
[CrossRef]

Wang, C. J.

Y. H. Chuang, K. G. Sun, C. J. Wang, J. Y. Huang, and C. L. Pan, Rev. Sci. Instrum. 69, 437 (1998).
[CrossRef]

Weitz, D. A.

K. S. Abedin, C. Kerbage, A. Fernandez-Nieves, and D. A. Weitz, Appl. Phys. Lett. 91, 091119 (2007).
[CrossRef]

Wojdyla, M.

M. Wojdyla, S. Raj, and D. Petrov, J. Biomed. Opt. 17, 097006 (2012).
[CrossRef]

Yang, J.

Y. Zhang, Z. H. Liu, J. Yang, and L. B. Yuan, J. Lightwave Technol. 30, 1487 (2012).
[CrossRef]

L. B. Yuan, Z. H. Liu, J. Yang, and C. Y. Guan, Opt. Express, 16, 4551 (2008).

L. B. Yuan, Z. H. Liu, and J. Yang, Appl. Phys. Lett. 91, 054101 (2007).
[CrossRef]

Z. H. Liu, C. K. Guo, J. Yang, and L. B. Yuan, Opt. Express 14, 12510 (2006).
[CrossRef]

Yuan, L. B.

Y. Zhang, Z. H. Liu, J. Yang, and L. B. Yuan, J. Lightwave Technol. 30, 1487 (2012).
[CrossRef]

L. B. Yuan, Z. H. Liu, J. Yang, and C. Y. Guan, Opt. Express, 16, 4551 (2008).

L. B. Yuan, Z. H. Liu, and J. Yang, Appl. Phys. Lett. 91, 054101 (2007).
[CrossRef]

Z. H. Liu, C. K. Guo, J. Yang, and L. B. Yuan, Opt. Express 14, 12510 (2006).
[CrossRef]

Zhang, Y.

Appl. Phys. Lett. (2)

K. S. Abedin, C. Kerbage, A. Fernandez-Nieves, and D. A. Weitz, Appl. Phys. Lett. 91, 091119 (2007).
[CrossRef]

L. B. Yuan, Z. H. Liu, and J. Yang, Appl. Phys. Lett. 91, 054101 (2007).
[CrossRef]

Biomed. Opt. Express (1)

J. Biomed. Opt. (2)

M. Wojdyla, S. Raj, and D. Petrov, J. Biomed. Opt. 17, 097006 (2012).
[CrossRef]

S. K. Mohanty, K. S. Mohanty, and M. W. Berns, J. Biomed. Opt. 13, 054049 (2008).
[CrossRef]

J. Lightwave Technol. (1)

J. Opt. Soc. Am. (1)

Kemia Kemi (1)

K. Taguchi, Kemia Kemi 523, 1070 (2012).
[CrossRef]

Opt. Express (3)

Opt. Lett. (1)

Phys. Rev. Lett. (1)

J. E. Bjorkholm, R. R. Freeman, A. Ashkin, and D. B. Pearson, Phys. Rev. Lett. 41, 1361 (1978).
[CrossRef]

Proc. SPIE (1)

E. Fällman, M. Andersson, and O. Axner, Proc. SPIE 6088, 60881E (2006).
[CrossRef]

Rev. Sci. Instrum. (3)

Y. H. Chuang, K. G. Sun, C. J. Wang, J. Y. Huang, and C. L. Pan, Rev. Sci. Instrum. 69, 437 (1998).
[CrossRef]

E. R. Dufresne and D. G. Grier, Rev. Sci. Instrum. 69, 1974 (1998).
[CrossRef]

E. R. Dufresne, G. C. Spalding, M. T. Dearing, S. A. Sheets, and D. G. Grier, Rev. Sci. Instrum. 72, 1810 (2001).
[CrossRef]

Science (1)

A. Ashkin and J. M. Dziedzic, Science 235, 1517 (1987).
[CrossRef]

Ultramicroscopy (1)

P. Hoffmann, B. Dutoit, and R. P. Salathe, Ultramicroscopy 61, 165 (1995).
[CrossRef]

Other (1)

A. W. Snyder and J. D. Love, in Optical Waveguide Theory (Chapman & Hall, 1983), pp. 281–300.

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