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Motion control and Micro cooling by acitve feedback Optical Tweezer

Publicly Offered Research

Project AreaNano-Material Manipulation and Structural Order Control with Optical Forces
Project/Area Number 17H05469
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionSojo University

Principal Investigator

杉浦 忠男  崇城大学, 情報学部, 教授 (60304010)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥8,840,000 (Direct Cost: ¥6,800,000、Indirect Cost: ¥2,040,000)
Fiscal Year 2018: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2017: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Keywords光圧 / 光ピンセット / ブラウン運動 / マイクロマニピュレーション / 放射圧 / マイクロ・ナノデバイス
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、光ピンセットで微小物体を捕捉した際に微小物体がブラウン運動するのを、アクティブかつ高速に制御することを目的としており、本年度は前年に導入したデフォーマブルミラーに3次元位置信号をフィードバックすることで高精度かつ高速に捕捉対象物の位置安定化の実現を目指した。さらに、光ピンセット光学系の改良に取り組み、粒子の軸方向変位が±1μmを超える場合でも粒子位置の測定ができるように粒子の光軸方向移動に合わせて対物レンズを光軸方向に移動する系を導入した。
デフォーマブルミラーを用いたフィードバック系については、制御系の動作に必要なプログラムの連携に手間取り、動作させるところまでに留まったが、ミラー面に垂直入射して使う系を新たに導入することで高精度な制御が行える系を構築できた。フィードバック実験については100Hz程度の繰り返し周波数ながらフィードバック実験を行い、横方向については安定化の効果を確認した。光軸方向制御については、光軸方向位置の測定精度を上げるのに手間取り安定化の確認までは至っていない。また、ポジティブフィードバック方式についても開発し、横方向については効果確認実験を行い、通常の光ピンセットで用いる光強度の20分の1の強度でもトラッピングが行えた。
また領域内での共同研究にて、新たに低温チャンバー内で動作する光ピンセット装置の開発を開始し、光学系を開発した。この装置では、低温チャンバー内に対物レンズを入れるのが困難であることから特殊光学系を採用している。現状は集光ビームの開口数が足りないため3次元トラップまでいたっていないが、開口数を上げられれば3次元トラップは可能になると予想している。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (1 results)

All 2017

All Presentation (1 results)

  • [Presentation] 機械学習を用いた光トラップ下の粒子の実時間ブラウン運動解析の検討2017

    • Author(s)
      野原有実、杉浦忠男、金谷重彦
    • Organizer
      Optics & Photonics Japan 2017 (OPJ2017)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

URL: 

Published: 2017-04-28   Modified: 2019-12-27  

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