Abstract

A laser beam was coupled into a tapered optical fiber tip with a diameter of about 2.6μm, and a 46μm diameter microsphere was propelled by the outgoing optical pulse. With the change of pulse energy from 1.35 to 7.22μJ, the calculated average velocity of the driven microsphere varied from 0.38 to 10.68cm/s. The scanning electron microscope images of the fiber tip show that there is no thermal damage during the experiment.

© 2011 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. A. Ashkin, Phys. Rev. Lett. 24, 156 (1970).
    [CrossRef]
  2. F. M. Weinert, M. Wühr, and D. Braun, Appl. Phys. Lett. 94, 113901 (2009).
    [CrossRef]
  3. A. G. Skirtach, D. G. Kurth, and H. Möhwald, Appl. Phys. Lett. 94, 093106 (2009).
    [CrossRef]
  4. V. Petrov, J. Hahn, J. Petter, M. Petrov, and T. Tschudi, Opt. Lett. 30, 3138 (2005).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. S. Albaladejo, M. I. Marqués, M. Laroche, and J. J. Sáenz, Phys. Rev. Lett. 102, 113602 (2009).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. R. Barillé, P. Tajalli, S. Kucharski, E. Ortyl, and J. M. Nunzi, Appl. Phys. Lett. 96, 163104 (2010).
    [CrossRef]
  7. A. Kantrowitz, Astronaut. Aeronaut. 10, 74 (1972).
  8. B. C. Stuart, M. D. Feit, S. Herman, A. M. Rubenchik, B. W. Shore, and M. D. Perry, Phys. Rev. B 53, 1749(1996).
    [CrossRef]
  9. W. She, J. Yu, and R. Feng, Phys. Rev. Lett. 101, 243601(2008).
    [CrossRef] [PubMed]
  10. I. Brevik, Phys. Rev. Lett. 103, 219301 (2009).
    [CrossRef]
  11. I. Brevik and S. Å. Ellingsen, Phys. Rev. A 81, 011806(R) (2010).
  12. M. Mansuripur and A. R. Zakharian, Phys. Rev. A 80, 023823 (2009).
    [CrossRef]
  13. L. Tong, R. R. Gattass, J. B. Ashcom, S. He, J. Lou, M. Shen, I. Maxwel, and E. Mazur, Nature 426, 816 (2003).
    [CrossRef] [PubMed]
  14. T. Hayakawa, H. Ooishi, and M. Nogami, Opt. Lett. 26, 84 (2001).
    [CrossRef]
  15. A. V. Pakhomov and D. A. Gregory, AIAA J. 38, 725(2000).
    [CrossRef]
  16. T. Yabe, C. Phipps, K. Aoki, M. Yamaguchi, R. Nakagawa, C. Baasandash, Y. Ogata, M. Shino, G. Inoue, M. Onda, K. Horioka, I. Kajiwara, and K. Yoshida, Appl. Phys. A. 77, 243 (2003).
  17. N. Zhang, Y. Zhao, and X. Zhu, Opt. Express 12, 3590(2004).
    [CrossRef] [PubMed]
  18. L. Gallais, J. Y. Natoli, and C. Amra, Opt. Express 10, 1465 (2002).
    [PubMed]
  19. N. K. Metzger, K. Dholakia, and E. M. Wright, Phys. Rev. Lett. 96, 068102 (2006).
    [CrossRef] [PubMed]
  20. H. Rokhsari, S. M. Spillane, and K. J. Vahala, Appl. Phys. Lett. 85, 3029 (2004).
    [CrossRef]

2010 (2)

R. Barillé, P. Tajalli, S. Kucharski, E. Ortyl, and J. M. Nunzi, Appl. Phys. Lett. 96, 163104 (2010).
[CrossRef]

I. Brevik and S. Å. Ellingsen, Phys. Rev. A 81, 011806(R) (2010).

2009 (5)

M. Mansuripur and A. R. Zakharian, Phys. Rev. A 80, 023823 (2009).
[CrossRef]

I. Brevik, Phys. Rev. Lett. 103, 219301 (2009).
[CrossRef]

F. M. Weinert, M. Wühr, and D. Braun, Appl. Phys. Lett. 94, 113901 (2009).
[CrossRef]

A. G. Skirtach, D. G. Kurth, and H. Möhwald, Appl. Phys. Lett. 94, 093106 (2009).
[CrossRef]

S. Albaladejo, M. I. Marqués, M. Laroche, and J. J. Sáenz, Phys. Rev. Lett. 102, 113602 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

2008 (1)

W. She, J. Yu, and R. Feng, Phys. Rev. Lett. 101, 243601(2008).
[CrossRef] [PubMed]

2006 (1)

N. K. Metzger, K. Dholakia, and E. M. Wright, Phys. Rev. Lett. 96, 068102 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

2005 (1)

2004 (2)

N. Zhang, Y. Zhao, and X. Zhu, Opt. Express 12, 3590(2004).
[CrossRef] [PubMed]

H. Rokhsari, S. M. Spillane, and K. J. Vahala, Appl. Phys. Lett. 85, 3029 (2004).
[CrossRef]

2003 (2)

T. Yabe, C. Phipps, K. Aoki, M. Yamaguchi, R. Nakagawa, C. Baasandash, Y. Ogata, M. Shino, G. Inoue, M. Onda, K. Horioka, I. Kajiwara, and K. Yoshida, Appl. Phys. A. 77, 243 (2003).

L. Tong, R. R. Gattass, J. B. Ashcom, S. He, J. Lou, M. Shen, I. Maxwel, and E. Mazur, Nature 426, 816 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

2002 (1)

2001 (1)

2000 (1)

A. V. Pakhomov and D. A. Gregory, AIAA J. 38, 725(2000).
[CrossRef]

1996 (1)

B. C. Stuart, M. D. Feit, S. Herman, A. M. Rubenchik, B. W. Shore, and M. D. Perry, Phys. Rev. B 53, 1749(1996).
[CrossRef]

1972 (1)

A. Kantrowitz, Astronaut. Aeronaut. 10, 74 (1972).

1970 (1)

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

Albaladejo, S.

S. Albaladejo, M. I. Marqués, M. Laroche, and J. J. Sáenz, Phys. Rev. Lett. 102, 113602 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

Amra, C.

Aoki, K.

T. Yabe, C. Phipps, K. Aoki, M. Yamaguchi, R. Nakagawa, C. Baasandash, Y. Ogata, M. Shino, G. Inoue, M. Onda, K. Horioka, I. Kajiwara, and K. Yoshida, Appl. Phys. A. 77, 243 (2003).

Ashcom, J. B.

L. Tong, R. R. Gattass, J. B. Ashcom, S. He, J. Lou, M. Shen, I. Maxwel, and E. Mazur, Nature 426, 816 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Ashkin, A.

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

Baasandash, C.

T. Yabe, C. Phipps, K. Aoki, M. Yamaguchi, R. Nakagawa, C. Baasandash, Y. Ogata, M. Shino, G. Inoue, M. Onda, K. Horioka, I. Kajiwara, and K. Yoshida, Appl. Phys. A. 77, 243 (2003).

Barillé, R.

R. Barillé, P. Tajalli, S. Kucharski, E. Ortyl, and J. M. Nunzi, Appl. Phys. Lett. 96, 163104 (2010).
[CrossRef]

Braun, D.

F. M. Weinert, M. Wühr, and D. Braun, Appl. Phys. Lett. 94, 113901 (2009).
[CrossRef]

Brevik, I.

I. Brevik and S. Å. Ellingsen, Phys. Rev. A 81, 011806(R) (2010).

I. Brevik, Phys. Rev. Lett. 103, 219301 (2009).
[CrossRef]

Dholakia, K.

N. K. Metzger, K. Dholakia, and E. M. Wright, Phys. Rev. Lett. 96, 068102 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Ellingsen, S. Å.

I. Brevik and S. Å. Ellingsen, Phys. Rev. A 81, 011806(R) (2010).

Feit, M. D.

B. C. Stuart, M. D. Feit, S. Herman, A. M. Rubenchik, B. W. Shore, and M. D. Perry, Phys. Rev. B 53, 1749(1996).
[CrossRef]

Feng, R.

W. She, J. Yu, and R. Feng, Phys. Rev. Lett. 101, 243601(2008).
[CrossRef] [PubMed]

Gallais, L.

Gattass, R. R.

L. Tong, R. R. Gattass, J. B. Ashcom, S. He, J. Lou, M. Shen, I. Maxwel, and E. Mazur, Nature 426, 816 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Gregory, D. A.

A. V. Pakhomov and D. A. Gregory, AIAA J. 38, 725(2000).
[CrossRef]

Hahn, J.

Hayakawa, T.

He, S.

L. Tong, R. R. Gattass, J. B. Ashcom, S. He, J. Lou, M. Shen, I. Maxwel, and E. Mazur, Nature 426, 816 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Herman, S.

B. C. Stuart, M. D. Feit, S. Herman, A. M. Rubenchik, B. W. Shore, and M. D. Perry, Phys. Rev. B 53, 1749(1996).
[CrossRef]

Horioka, K.

T. Yabe, C. Phipps, K. Aoki, M. Yamaguchi, R. Nakagawa, C. Baasandash, Y. Ogata, M. Shino, G. Inoue, M. Onda, K. Horioka, I. Kajiwara, and K. Yoshida, Appl. Phys. A. 77, 243 (2003).

Inoue, G.

T. Yabe, C. Phipps, K. Aoki, M. Yamaguchi, R. Nakagawa, C. Baasandash, Y. Ogata, M. Shino, G. Inoue, M. Onda, K. Horioka, I. Kajiwara, and K. Yoshida, Appl. Phys. A. 77, 243 (2003).

Kajiwara, I.

T. Yabe, C. Phipps, K. Aoki, M. Yamaguchi, R. Nakagawa, C. Baasandash, Y. Ogata, M. Shino, G. Inoue, M. Onda, K. Horioka, I. Kajiwara, and K. Yoshida, Appl. Phys. A. 77, 243 (2003).

Kantrowitz, A.

A. Kantrowitz, Astronaut. Aeronaut. 10, 74 (1972).

Kucharski, S.

R. Barillé, P. Tajalli, S. Kucharski, E. Ortyl, and J. M. Nunzi, Appl. Phys. Lett. 96, 163104 (2010).
[CrossRef]

Kurth, D. G.

A. G. Skirtach, D. G. Kurth, and H. Möhwald, Appl. Phys. Lett. 94, 093106 (2009).
[CrossRef]

Laroche, M.

S. Albaladejo, M. I. Marqués, M. Laroche, and J. J. Sáenz, Phys. Rev. Lett. 102, 113602 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

Lou, J.

L. Tong, R. R. Gattass, J. B. Ashcom, S. He, J. Lou, M. Shen, I. Maxwel, and E. Mazur, Nature 426, 816 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Mansuripur, M.

M. Mansuripur and A. R. Zakharian, Phys. Rev. A 80, 023823 (2009).
[CrossRef]

Marqués, M. I.

S. Albaladejo, M. I. Marqués, M. Laroche, and J. J. Sáenz, Phys. Rev. Lett. 102, 113602 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

Maxwel, I.

L. Tong, R. R. Gattass, J. B. Ashcom, S. He, J. Lou, M. Shen, I. Maxwel, and E. Mazur, Nature 426, 816 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Mazur, E.

L. Tong, R. R. Gattass, J. B. Ashcom, S. He, J. Lou, M. Shen, I. Maxwel, and E. Mazur, Nature 426, 816 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Metzger, N. K.

N. K. Metzger, K. Dholakia, and E. M. Wright, Phys. Rev. Lett. 96, 068102 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Möhwald, H.

A. G. Skirtach, D. G. Kurth, and H. Möhwald, Appl. Phys. Lett. 94, 093106 (2009).
[CrossRef]

Nakagawa, R.

T. Yabe, C. Phipps, K. Aoki, M. Yamaguchi, R. Nakagawa, C. Baasandash, Y. Ogata, M. Shino, G. Inoue, M. Onda, K. Horioka, I. Kajiwara, and K. Yoshida, Appl. Phys. A. 77, 243 (2003).

Natoli, J. Y.

Nogami, M.

Nunzi, J. M.

R. Barillé, P. Tajalli, S. Kucharski, E. Ortyl, and J. M. Nunzi, Appl. Phys. Lett. 96, 163104 (2010).
[CrossRef]

Ogata, Y.

T. Yabe, C. Phipps, K. Aoki, M. Yamaguchi, R. Nakagawa, C. Baasandash, Y. Ogata, M. Shino, G. Inoue, M. Onda, K. Horioka, I. Kajiwara, and K. Yoshida, Appl. Phys. A. 77, 243 (2003).

Onda, M.

T. Yabe, C. Phipps, K. Aoki, M. Yamaguchi, R. Nakagawa, C. Baasandash, Y. Ogata, M. Shino, G. Inoue, M. Onda, K. Horioka, I. Kajiwara, and K. Yoshida, Appl. Phys. A. 77, 243 (2003).

Ooishi, H.

Ortyl, E.

R. Barillé, P. Tajalli, S. Kucharski, E. Ortyl, and J. M. Nunzi, Appl. Phys. Lett. 96, 163104 (2010).
[CrossRef]

Pakhomov, A. V.

A. V. Pakhomov and D. A. Gregory, AIAA J. 38, 725(2000).
[CrossRef]

Perry, M. D.

B. C. Stuart, M. D. Feit, S. Herman, A. M. Rubenchik, B. W. Shore, and M. D. Perry, Phys. Rev. B 53, 1749(1996).
[CrossRef]

Petrov, M.

Petrov, V.

Petter, J.

Phipps, C.

T. Yabe, C. Phipps, K. Aoki, M. Yamaguchi, R. Nakagawa, C. Baasandash, Y. Ogata, M. Shino, G. Inoue, M. Onda, K. Horioka, I. Kajiwara, and K. Yoshida, Appl. Phys. A. 77, 243 (2003).

Rokhsari, H.

H. Rokhsari, S. M. Spillane, and K. J. Vahala, Appl. Phys. Lett. 85, 3029 (2004).
[CrossRef]

Rubenchik, A. M.

B. C. Stuart, M. D. Feit, S. Herman, A. M. Rubenchik, B. W. Shore, and M. D. Perry, Phys. Rev. B 53, 1749(1996).
[CrossRef]

Sáenz, J. J.

S. Albaladejo, M. I. Marqués, M. Laroche, and J. J. Sáenz, Phys. Rev. Lett. 102, 113602 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

She, W.

W. She, J. Yu, and R. Feng, Phys. Rev. Lett. 101, 243601(2008).
[CrossRef] [PubMed]

Shen, M.

L. Tong, R. R. Gattass, J. B. Ashcom, S. He, J. Lou, M. Shen, I. Maxwel, and E. Mazur, Nature 426, 816 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Shino, M.

T. Yabe, C. Phipps, K. Aoki, M. Yamaguchi, R. Nakagawa, C. Baasandash, Y. Ogata, M. Shino, G. Inoue, M. Onda, K. Horioka, I. Kajiwara, and K. Yoshida, Appl. Phys. A. 77, 243 (2003).

Shore, B. W.

B. C. Stuart, M. D. Feit, S. Herman, A. M. Rubenchik, B. W. Shore, and M. D. Perry, Phys. Rev. B 53, 1749(1996).
[CrossRef]

Skirtach, A. G.

A. G. Skirtach, D. G. Kurth, and H. Möhwald, Appl. Phys. Lett. 94, 093106 (2009).
[CrossRef]

Spillane, S. M.

H. Rokhsari, S. M. Spillane, and K. J. Vahala, Appl. Phys. Lett. 85, 3029 (2004).
[CrossRef]

Stuart, B. C.

B. C. Stuart, M. D. Feit, S. Herman, A. M. Rubenchik, B. W. Shore, and M. D. Perry, Phys. Rev. B 53, 1749(1996).
[CrossRef]

Tajalli, P.

R. Barillé, P. Tajalli, S. Kucharski, E. Ortyl, and J. M. Nunzi, Appl. Phys. Lett. 96, 163104 (2010).
[CrossRef]

Tong, L.

L. Tong, R. R. Gattass, J. B. Ashcom, S. He, J. Lou, M. Shen, I. Maxwel, and E. Mazur, Nature 426, 816 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Tschudi, T.

Vahala, K. J.

H. Rokhsari, S. M. Spillane, and K. J. Vahala, Appl. Phys. Lett. 85, 3029 (2004).
[CrossRef]

Weinert, F. M.

F. M. Weinert, M. Wühr, and D. Braun, Appl. Phys. Lett. 94, 113901 (2009).
[CrossRef]

Wright, E. M.

N. K. Metzger, K. Dholakia, and E. M. Wright, Phys. Rev. Lett. 96, 068102 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Wühr, M.

F. M. Weinert, M. Wühr, and D. Braun, Appl. Phys. Lett. 94, 113901 (2009).
[CrossRef]

Yabe, T.

T. Yabe, C. Phipps, K. Aoki, M. Yamaguchi, R. Nakagawa, C. Baasandash, Y. Ogata, M. Shino, G. Inoue, M. Onda, K. Horioka, I. Kajiwara, and K. Yoshida, Appl. Phys. A. 77, 243 (2003).

Yamaguchi, M.

T. Yabe, C. Phipps, K. Aoki, M. Yamaguchi, R. Nakagawa, C. Baasandash, Y. Ogata, M. Shino, G. Inoue, M. Onda, K. Horioka, I. Kajiwara, and K. Yoshida, Appl. Phys. A. 77, 243 (2003).

Yoshida, K.

T. Yabe, C. Phipps, K. Aoki, M. Yamaguchi, R. Nakagawa, C. Baasandash, Y. Ogata, M. Shino, G. Inoue, M. Onda, K. Horioka, I. Kajiwara, and K. Yoshida, Appl. Phys. A. 77, 243 (2003).

Yu, J.

W. She, J. Yu, and R. Feng, Phys. Rev. Lett. 101, 243601(2008).
[CrossRef] [PubMed]

Zakharian, A. R.

M. Mansuripur and A. R. Zakharian, Phys. Rev. A 80, 023823 (2009).
[CrossRef]

Zhang, N.

Zhao, Y.

Zhu, X.

AIAA J. (1)

A. V. Pakhomov and D. A. Gregory, AIAA J. 38, 725(2000).
[CrossRef]

Appl. Phys. A. (1)

T. Yabe, C. Phipps, K. Aoki, M. Yamaguchi, R. Nakagawa, C. Baasandash, Y. Ogata, M. Shino, G. Inoue, M. Onda, K. Horioka, I. Kajiwara, and K. Yoshida, Appl. Phys. A. 77, 243 (2003).

Appl. Phys. Lett. (4)

F. M. Weinert, M. Wühr, and D. Braun, Appl. Phys. Lett. 94, 113901 (2009).
[CrossRef]

A. G. Skirtach, D. G. Kurth, and H. Möhwald, Appl. Phys. Lett. 94, 093106 (2009).
[CrossRef]

R. Barillé, P. Tajalli, S. Kucharski, E. Ortyl, and J. M. Nunzi, Appl. Phys. Lett. 96, 163104 (2010).
[CrossRef]

H. Rokhsari, S. M. Spillane, and K. J. Vahala, Appl. Phys. Lett. 85, 3029 (2004).
[CrossRef]

Astronaut. Aeronaut. (1)

A. Kantrowitz, Astronaut. Aeronaut. 10, 74 (1972).

Nature (1)

L. Tong, R. R. Gattass, J. B. Ashcom, S. He, J. Lou, M. Shen, I. Maxwel, and E. Mazur, Nature 426, 816 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Opt. Express (2)

Opt. Lett. (2)

Phys. Rev. A (2)

I. Brevik and S. Å. Ellingsen, Phys. Rev. A 81, 011806(R) (2010).

M. Mansuripur and A. R. Zakharian, Phys. Rev. A 80, 023823 (2009).
[CrossRef]

Phys. Rev. B (1)

B. C. Stuart, M. D. Feit, S. Herman, A. M. Rubenchik, B. W. Shore, and M. D. Perry, Phys. Rev. B 53, 1749(1996).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett. (5)

W. She, J. Yu, and R. Feng, Phys. Rev. Lett. 101, 243601(2008).
[CrossRef] [PubMed]

I. Brevik, Phys. Rev. Lett. 103, 219301 (2009).
[CrossRef]

S. Albaladejo, M. I. Marqués, M. Laroche, and J. J. Sáenz, Phys. Rev. Lett. 102, 113602 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

N. K. Metzger, K. Dholakia, and E. M. Wright, Phys. Rev. Lett. 96, 068102 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

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

Supplementary Material (1)

» Media 1: MPG (704 KB)     

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

(a) Experimental setup for observation of microsphere movement driven by light. (b) Microscope image of a 1.9 μm diameter tapered fiber tip pointing at the center of a 46 μm diameter microsphere. (c) Microscope image of the fiber tip and the microsphere when optical pulse with wavelength of 532 nm is passing.

Fig. 2
Fig. 2

Frames from Media 1 of the motion process of one microsphere propelled by one single light pulse. The energy of the pulse coming out from the tapered fiber tip is 5.9 μJ . (a)–(h) are the images of the microsphere moving trace, and the interval of each image is 1 / 1000 s .

Fig. 3
Fig. 3

(a) and (b) are the images of the same microsphere moving trace when the pulse energies are 4.04 and 7.22 μJ , respectively. (c) Average velocities of the microsphere depend on the energy put out by the fiber tip.

Fig. 4
Fig. 4

SEM image of the tapered fiber tip with the diameter of about 2.6 μm used in the experiment. The inset is the enlarged profile of a weak 532 nm pulse laser going out from the end face of fiber tip.

Equations (1)

Equations on this page are rendered with MathJax. Learn more.

υ max = 2 f S 3 m + υ d 2 .

Metrics