Aplicação da técnica de contraste de fase da ordem zero na geração de pinças ópticas multi-feixe

dc.contributorUniversidade de São Paulo
dc.contributor.authorJurado Moncada, Javier Augusto
dc.date.accessioned2020-06-22T14:58:36Z
dc.date.available2020-06-22T14:58:36Z
dc.date.issued2018-01-24
dc.description.abstractUm sistema multi-feixe de pinças ópticas baseado na técnica de contraste de fase da ordem zero pode apresentar vantagens significativas sobre sistemas mecanicamente complexos e sensíveis ao alinhamento, e sobre tecnologias que, apesar de serem similares, requerem a customização de componentes ópticos. Porém, ao nosso conhecimento, este sistema até agora não tem sido implementado experimentalmente. Neste trabalho tem-se desenvolvido, como prova de princípio, o primeiro sistema baseado na técnica de contraste de fase da ordem zero gerador de múltiplas pinças ópticas. Esta técnica da óptica de Fourier utiliza conceitos do contraste de fase de Zernike e técnicas de codificação de dois pixels para gerar padrões de intensidade no plano da imagem que são diretamente relacionados a distribuições de fase no plano de entrada do sistema, o qual é formado por um modulador espacial de luz (SLM). Esta dissertação de mestrado descreve detalhadamente os passos tomados com o propósito de utilizar os campos estruturados de luz gerados pelo sistema de contraste de fase da ordem zero para aprisionar esferas de 2 µm de diâmetro de sílica fundida. Neste trabalho apresentamos os fundamentos teóricos do aprisionamento óptico e da técnica de contraste de fase da ordem zero, seguidos pela implementação de experimentos independentes em cada modalidade, e finalmente apresentamos a integração de ambos os sistemas dentro um sistema único de pinças ópticas multi-feixe. Apesar da baixa eficiência óptica do sistema, foi possível implementar um sistema de pinças ópticas duplas. Finalizamos o nosso trabalho na discussão detalhada das limitações do nosso arranjo óptico e comentamos sobre potenciais melhorias para aumentar a rigidez das pinças ópticas e a qualidade geral do sistema.
dc.description.abstractA multi-beam optical trapping system based on the zero order phase contrast technique may offer significant advantages over mechanically-complex, alignment-sensitive optical trapping systems, and over technologies that, though similar, require the customization of optics components. However, to our knowledge, such a system has not been yet implemented experimentally. We have developed, as a proof of principle, what we think is the first system based on the zero order phase contrast technique to successfully generate multiple optical traps. This Fourier optics technique makes use of existing concepts of Zernike phase contrast and two-pixel encoding techniques to generate intensity patterns in the image plane that are directly related to phase distributions in the input plane, which is comprised by a spatial light modulator (SLM). This master\'s dissertation describes in detail the steps taken towards using the structured light fields generated by a zero order phase contrast system to trap 2 µm diameter fused silica beads. We present the theoretical foundations of optical trapping and the zero order phase contrast technique, followed by the implementation of independent laboratory experiments in each modality, and finally integrate both systems into a single optical setup for multi-beam trapping. In spite of the low optical efficiency of the system, we were able to implement dual optical traps. We finalize by discussing in detail the limitations of our experimental setup in and comment on potential improvements to increase the stiffness of the optical traps and the overall quality of the system.
dc.formatapplication/pdf
dc.identifier.doi10.11606/D.18.2018.tde-22122017-080731
dc.identifier.urihttp://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18155/tde-22122017-080731/
dc.identifier.urihttp://repositorio.eesc.usp.br/handle/RIEESC/7005
dc.languagept
dc.rights.holderJurado Moncada, Javier Augusto
dc.subjectContraste de fase
dc.subjectModulador espacial de luz
dc.subjectÓptica de Fourier
dc.subjectPinças ópticas
dc.subjectFourier optics
dc.subjectOptical tweezers
dc.subjectPhase contrast
dc.subjectSpatial light modulator
dc.titleAplicação da técnica de contraste de fase da ordem zero na geração de pinças ópticas multi-feixe
dc.title.alternativeApplication of the zero order phase contrast technique in the generation of multi-beam optical traps
dc.typeDissertação de Mestrado
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