波長多重位相光学素子を利用した並列光トラップ技術とその応用

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15760030
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 小倉 裕介 大阪大学, 大学院・情報科学研究科, 助手 (20346191)
• Keywords: 位相光学素子 / 波長多重 / 光トラップ / スポットアレイ / 並列光制御 / 回折光学

Research Abstract

本研究では,波長多重位相光学素子を用いた三次元スポットアレイパターン生成手法を開発し,光トラップへ適用して波長多重性を利用した光応用システムの有用性を示すことを目的とする.波長多重三次元スポットアレイパターン生成のための設計アルゴリズムの確立と特性評価,複数の波長チャネルを利用した並列光トラップ技術の開発,および,その特徴を活かした応用の検討を行う.本年度の研究により得られた成果・知見は以下のとおりである.
1.高密度な三次元スポットアレイパターンを生成するため,波長多重位相光学素子と対物レンズを組み合わせる方式について検討した.我々がすでに開発していた設計ソフト「LAMBDA」を本方式に対応するように改良した.条件の異なる10種類の素子を対象とし,正しく設計できることを確認した.
2.高い光量効率を得るために,対物レンズと波長多重位相光学素子,および,出力面までの距離が満たすべき関係を明らかにした.
3.波長633nm,544nmの光に対して,2つの出力面においてそれぞれ4点の独立したパターンを生成する波長多重位相光学素子を設計し,電子ビームリソグラフィにより作製した.光学実験により,各波長,出力面に対するスポットの生成位置が設計値とほぼ一致することを示した.このことから10μmオーダーの間隔で波長多重スポットアレイを生成できることが分かった.
4.波長多重位相光学素子へのレーザー光の入射角を変化させ,波長ごとに独立して生成パターンをシフトできることを確認した.
5.波長多重位相光学素子を用いて並列光トラップを行うための実験システムを構築した.生成したスポットパターンを用いて直径6μmのビーズを一括して輸送できることを実証した.

Research Products

• [Publications] Y.Ogura, T.Kawakami, F.Sumiyama, A.Suyama, J.Tanida: "Parallel translation of DNA clusters by VCSEL array trapping and temperature control with laser illumination"Ninth Annual International Meeting on DNA based Computers. 19-27 (2003)