Motion control and Micro cooling by acitve feedback Optical Tweezer

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Nano-Material Manipulation and Structural Order Control with Optical Forces
• Project/Area Number: 17H05469
• Research Institution: Sojo 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
• 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

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。