Optische Mikromanipulation in maßgeschneiderten Ince Gauß Strahlen

Die individuelle Organisation auf mikroskopischen Skalen gewinnt neben kollektiver Anordnung zunehmend an Bedeutung in interdisziplinären Anwendungen wie der Strukturierung von z. B. Zellen, Mikroorganismen oder Nanocontainern. Diese verlangen nach einer Vielfalt an komplexen transversalen und longitudinalen Lichtfeldern, um Materie dreidimensional manipulieren zu können. Wir präsentieren maßgeschneiderter Lichtfelder, die zahlreiche dreidimensionale Potentiallandschaften ermöglichen, und führen Ince Gauß (IG) Strahlen als innovative Strahlklasse für die optische Mikromanipulation ein. IG Strahlen bilden eine vollständige Klasse an orthogonalen Lösungen der paraxialen Helmholtzgleichung in elliptischen Koordinaten und zeichnen sich besonders durch ihre transversale Modenvielfalt in Kombination mit selbstähnlichen Propagationseigenschaften aus. Wir beschreiben ihre Eigenschaften im Hinblick auf Anwendungen in optischen Pinzetten, demonstrieren die flexible experimentelle Realisierung beliebiger Moden und zeigen die erstmalige Anwendung im Bereich der optischen Mikromanipulation.