Алгоритм расчёта ДОЭ для формирования заданной конфигурации световых ловушек
Скиданов Р.В., Ганчевская С.В.

Институт систем обработки изображений РАН,
Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва
(национальный исследовательский университет) (СГАУ)

 

DOI: 10.18287/0134-2452-2015-39-2-181-186

Аннотация:
Предложен алгоритм расчёта дифракционных оптических элементов (ДОЭ), формирующих вихревые пучки, с заранее заданным распределением минимумов и максимумов. Рассмотрено несколько модификаций этого алгоритма. Представлен расчёт некоторых конфигураций ловушек для захвата прозрачных и непрозрачных микрообъектов.

Ключевые слова :
расчёт фазовой функции, световая ловушка, итеративный алгоритм, вихревой аксикон.

Литература:

  1. van der Horst, A. High trapping forces for high-refractive index particles trapped in dynamic arrays of counterpropagating optical tweezers / A. van der Horst, P. D. J. van Oostrum, A. Moroz, A. van Blaaderen, and M. Dogterom // Applied Optics. – 2008. – Vol. 47. – P. 3196-3202.
  2. Rodrigo, P.J. Real-time three-dimensional optical micromanipulation of multiple particles and living cells / P.J. Ro­drigo, V.R. Daria, and J. Gluckstad // Optical Letters. – 2004. – Vol. 29. – P. 2270-2272.
  3. Perch-Nielsen, I.R. Real-time interactive 3D manipulation of particles viewed in two orthogonal observation planes / I.R. Perch-Nielsen, P.J. Rodrigo, and J. Gluckstad // Optical Express. – 2005. – Vol. 13. – P. 2852-2857.
  4. Rodrigo, P.J. GPC-based optical micromanipulation in 3D real-time using a single spatial light modulator / P.J. Rodrigo, I.R. Perch-Nielsen, C.A. Alonzo, and J. Gluckstad // Optical Express. – 2006. – Vol. 14. – P. 13107-13112.
  5. Ulriksen, H.-U. Independent trapping, manipulation and characterization by an all-optical biophotonics workstation / H.-U. Ulriksen, J. Thшgersen, S.R. Keiding, I.R. Perch-Ni­elsen, J.S. Dam, D.Z. Palima, H. Stapelfeldt, and J. Gluck­stad // Journal of the European Optical Society-Rapid. – 2008. – Vol. 3. – P. 08034.
  6. Скиданов, Р.В. Формирование массива световых «бутылок», основанное на использовании суперпозиции пучков Бесселя / Р.В. Скиданов, А.П. Порфирьев // Компьютерная оптика. – 2012. – Т. 36, № 1. – С. 80-90. – ISSN 0134-2452.
  7. Meister, M. Novel approaches to direct search algorithms for the design of diffractive optical elements / M. Meister, R.J. Win­field // Optics Communications. – 2002. – Vol. 203. – P. 39-49.
  8. Голуб, М.А. Фокусировка когерентного излучения в заданную область пространства с помощью синтезированных на ЭВМ голограмм / М.А. Голуб, С.В. Карпеев, А.М. Прохоров, И.Н. Сисакян, В.А. Сойфер // Письма в ЖТФ. – 1981. – Т. 7, № 10. – С. 618-623.
  9. Kazanskii, N.L. Correction of focuser phase function by computer-experimental methods // Computer Optics. – 1989. – Vol. 1(1). – P. 69-73.
  10. Doskolovich, L.L. Analysis of quasiperiodic and geometric optical solutions of the problem of focusing into an axial segment / L.L. Doskolovich, N.L. Kazanskiy, V.A. Soifer, A.Ye. Tza­re­gorodtzev // Optik. – 1995. – Vol. 101(2). – P. 37-41.
  11. Котляр, В.В. Дифракционный расчёт фокусаторов в продольный отрезок / В.В. Котляр, В.А. Сойфер, С.Н. Хо­нина // Письма в ЖТФ. – 1991. – Т. 17, № 24. – С. 63-66.
  12. Gerchberg, R.W. A practical algorithm for the determination of the phase from image and diffraction plane pictures / R.W. Ger­ch­berg, W.O. Saxton // Optik. – 1972. – Vol. 35. – P. 237.
  13. Сойфер, В.А. Синтез бинарного фокусатора в произвольную кривую в электромагнитном  приближении / В.А. Сойфер, Н.Л. Казанский, С.И. Харитонов // Компьютерная  оптика. – 1996. – Т. 16. – С. 22-27.
  14. Качалов, Д.Г Оптимизация бинарного ДОЭ для формирования «световой бутылки» / Д.Г. Качалов, К.А. Га­мазков, В.С. Павельев, С.Н. Хонина // Компьютерная оптика. – 2011. – Т. 35, № 1. – С. 70-76.
  15. Качалов, Д.Г. Оптимизация бинарных ДОЭ для формирования продольных распределений / Д.Г. Качалов, В.С. Павельев, С.Н. Хонина // Компьютерная оптика. – 2009. – Т. 33, № 4. – С. 441-445.
  16. Zhou, G. Genetic local search algorithm for optimization design of diffractive optical elements / G. Zhou, Y. Chen, Z. Wang, and H. Song // Applied Optics. – 1999. – Vol. 38, Issue 20. – P. 4281-4290.
  17. Павельев, В.С. Стохастический подход к оптимизации квантованных дифракционных оптических элементов / В.С. Павельев // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2002. – Т. 4, № 1. – С. 61-67.
  18. Скиданов, Р.В. Дифракционные оптические элементы для формирования комбинаций вихревых пучков в задаче манипулирования микрообъектами / Р.В. Ски­данов, С.В. Ган­чев­ская // Компьютерная оптика. – 2014. – Т. 38, № 1. – С. 65-71.
  19. Скиданов, Р.В. Формирование пучков Бесселя вихревыми аксиконами / Р.В. Скиданов, С.В. Ганчевская // Компьютерная оптика. – 2014. – Т. 38, № 3. – С. 463-468.
  20. Скиданов, Р.В. Манипуляция микрообъектами с помощью линейных ловушек, формируемых вихревыми аксиконами / Р.В. Скиданов, А.П. Порфирьев, С.В. Ганчев­ская // Компьютерная оптика. – 2014. – Т. 38, № 4. – С. 717-721.

© 2009, IPSI RAS
Institution of Russian Academy of Sciences, Image Processing Systems Institute of RAS, Russia, 443001, Samara, Molodogvardeyskaya Street 151; E-mail: ko@smr.ru; Phones: +7 (846) 332-56-22, Fax: +7 (846) 332-56-20