Optische Doppel-Pinzette mit phasenkonjugierten Strahlen

Gegenläufige Laserstrahlen, die ihre axialen Streukräfte ausgleichen, sind eine weitverbreitete Möglichkeit, um Teilchen in drei Dimensionen im µm- bis nm-Bereich zu fangen. Wir berichten über eine solche gegenläufige optische Pinzette, die auf optischer Phasenkonjugation beruht. Hierbei wird der einfallende Laserstrahl phasenkonjugiert, d.h. ein Strahl mit invertierter Phasenfront und invertiertem Wellenvektor wird erzeugt, der an jeder Stelle des Strahlengangs exakt mit dem ersten Strahl überlappt. In der Fangebene bildet sich so die gegenläufige optische Pinzette ohne weiteres Justieren aus. Wir haben erfolgreich eine Zweifach-Falle realisiert, in der zwei Teilchen gleichzeitig gefangen werden können. Dies kann bereits mit Mikroskop-Objektiven mit geringer N.A. realisiert werden, was wichtig für Anwendungen ist, in denen lange Arbeitsabstände oder niedrige Intensitäten notwendig sind. Die Erweiterung unseres Aufbaus mit komplexen Lichtfeldern, wie z.B. drehimpulstragende oder nichtbeugende Strahlen, kann durch Überlagerung des einfallenden Strahls mit dem phasenkonjugierten Strahl zu neuartigen 3D-Fangstrukturen führen.