光放射圧を用いた微粒子マニピュレーションと自己組織化光セルソータデバイスへの応用

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13750308
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 田中 拓男 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助手 (40283733)
• Keywords: 光放射圧 / 光導波路 / マニピュレーション / 自己組織化

Research Abstract

銀イオン交換法によりマルチモードのガラス光導波路を作成し,これに波長1047nmのNd : YLFレーザーをエンドファイヤー法を用いてカップリングし,導波させた.この光導波路上に,純水中に分散させた直径4μmのポリスチレン球を滴下し,微粒子駆動を行った.微粒子の動きは,導波路上方から顕微鏡光学系で観察した.実験では,コア幅11μmの光導波路に0次モードから3次モードまで様々な導波モードを励起させ,導波モードと微粒子の振る舞いとの依存性を調べた.その結果,どの導波モードを励起した場合も,微粒子は導波路に沿って駆動された.しかし駆動される微粒子の移動速度は,0次モードを励起した場合が最も速く,高次モードほど微粒子の速度は低下した.これは高次モードほど電磁界分布がコア全体に広がるため,電場密度が低下するためであると考える.また0次モードを励起した場合は,コア中心付近の微粒子のみが一列になって駆動されたのに対し,高次モードを励起した場合は,微粒子は電場強度分布の強いいくつかの領域に同時にトラップされたまま導波路に沿って駆動されることを確認した.さらに,複数の導波モードを同時に励振すると,モード間干渉の結果コア内部を蛇行する強度分布,いわゆるビートが生成されるが,この状態で微粒子駆動を行ったところ,微粒子は,このビートに沿って,導波路コア上を蛇行しながら駆動された.

Research Products

• [Publications] Takuo Tanaka, Sadahiko Yamamoto: "Optically Induced Meandering Mie Particles Driven by the Beat of Coupled Guided Modes Produced in an Multimode Waveguide"Japanese Journal of Applied Physics. 41, No.3A. L260-L262 (2002)