Circularly symmetric frozen waves and their optical forces in optical tweezers using a ray optics approach

Santos, Amélia Moreira; Arantes, Pedro Paulo Justino da Silva; Ambrosio, Leonardo André

doi:10.1109/imoc.2017.8121168

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“…O Método I, mais simples e com cálculo de forças radiais baseado em raios paralelos, teve seus resultados publicados no MOMAG -2016 (Anexo A), que reúne o Simpósio Brasileiro de Micro-ondas e Optoeletrônica e o Congresso Brasileiro de Magnetismo, com o título "Método Simples em Óptica de Raios Para Cálculo de Forças Radiais Exercidas por Superposições Discretas de Feixes de Bessel Escalares" [40]. O Método II, mais completo e que leva em conta o perfil espacial de campo e as variações de fase dos feixes, teve seus resultados publicados no International Microwave and Optoelectronics Conference -IMOC (Anexo B), com o título "On Circularly Symmetric Frozen Waves and their Optical Forces in Optical Tweezers Using a Ray Optics Approach" [41]. O capítulo ainda mostra os resultados obtidos nos Métodos I e II para algumas FW específicas; e Capítulo V -Finaliza o presente trabalho com conclusões e perspectivas futuras.…”

Section: Lista De Tabelasunclassified

“…A escolha por = 0 é justificável pois a amplitude máxima de cada FB de ordem zero é sobre o eixo z. Então, é possível relacionar os coeficientes em (2.24) com ( ). Para tanto, considera-se uma expansão em série de Fourier para ( ) dada em (2.27) [25,26,41]:…”

Section: Frozen Waves Escalaresunclassified

“…A primeira é que para a escolha de FB de ordem zero, a FW resultante não possui dependência em , o que seria contornável com a escolha de FB de ordem > 0. A segunda é que, ao assumir > 0, em razão do próprio comportamento das funções de Bessel, cujos máximos globais se deslocam para crescente, a partir de argumento nulo, o perfil original ( ) será deslocado em , formando um padrão anular [41,42].…”

Section: )unclassified

“…Além do mais, provou-se qual o valor da distância máxima que o feixe atinge, considerando o ângulo de áxicon e o raio de abertura da fonte quando o feixe origina-se por uma abertura circular maior que o spot do mesmo, sendo capaz de se propagar por longas distâncias mantendo o padrão transversal praticamente inalterado. [41,45].…”

Section: )unclassified

“…A superposição ainda fornece feixes com alta concentação de campo em = 0, assim pode-se calcular o tamanho do raio do spot resultante como sendo (2.36). Salientando que (2.36) é uma condição suficiente, mas nem sempre necessária [25,26,41,57].…”

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Análise de forças ópticas no aprisionamento de partículas esféricas utilizando superposições discretas de feixes de Bessel em óptica geométrica

Santos¹

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A Deus, por ser extremamente paciente e piedoso comigo... Aos meus filhos, razão de minha existência, aos quais dedico todo meu amor e carinho, Arthur e Antônio Moreira Antunes. AgradecimentosA Deus, sem Ele eu nada conseguiria. Por mais uma vez demonstrar sua grandiosidade presenteando-me com tão gloriosa oportunidade.A minha família que sempre foi e é meu maior alicerce, dando-me força e razões para continuar a seguir em frente. Nunca deixaram de acreditar em mim e isso, com certeza, foi o que mais me incentivou.A Lesley Antunes, pessoa maravilhosa que Deus colocou em minha vida.Ao meu orientador-amigo e amigo-orientador, Prof. Dr. Leonardo André Ambrosio, pelas palavras sábias quando surgem as muitas dúvidas e pelas conversas sobre a vida. Aos meus amigos de "pesquisa", Nereida Valdívia, Jhonnas Sarro, Vinícius de Angelis e principalmente ao Pedro Arantes, por toda ajuda durante a nossa caminhada. Quando achamos amigos de verdade, achamos um tesouro! Paulo pela ajuda e atenção nos momentos difíceis. O mundo acadêmico precisa de pessoas como o senhor. À Escola de Engenharia de São Carlos -Universidade de São Paulo, instituição respeitada na qual tenho convivido importantes anos de minha vida. Aos Professores da instituição, pesquisadores de valor inestimável, cujas competências dispensam comentários. À Marisa, Daniel e José da secretaria de pós-graduação, obrigada por tudo. À CAPES pelo apoio financeiro. E por fim, a todos que contribuíram para a existência desta dissertação. "Um homem precisa viajar. Precisa viajar por si, com seus olhos e pés, para entender o que é seu... Um homem precisa viajar para lugares que não conhece para quebrar essa arrogância que nos faz ver o mundo como o imaginamos, e não simplesmente como é ou pode ser; que nos faz professores, mestres e doutores do que não vimos, quando deveríamos ser alunos, e simplesmente ir ver." (Amir Klink -Mar sem fim (Adaptado)) "Tenho posto o Senhor continuamente diante de mim, por isso, nunca vacilarei." (Salmos, 16:8) "Não te mandei eu? Esforce-te e seja corajoso; não temas, nem te espantes; porque, Jeová o teu Deus, estará contigo, por onde quer que andares." (Josué 1:9) Palavras-chave: Aprisionamento Óptico; Óptica Geométrica; Feixes de Bessel; Frozen Waves; Pinças Ópticas. Abstract Santos, Amélia Analysis of Optical Forces in the Trapping of Spherical Particles Using Discrete Superposition of Bessel Beams in Optical Rays. 96 p. Master Thesis -São Carlos School of Engineering, University of São Paulo, 2017.This work is a contribution to the analyses of optical trapping forces exerted on spherical particles by discrete superpositions of Bessel beams. A theoretical-numerical study has been carried out in the ray optics regime, completing the pre-existing research performed with such beams, in the scalar case, both in the Rayleigh regime and through a complete electromagnetic formalism. We investigate longitudinal intensity patterns of possible practical interest with potential to provide multiple simultaneous optical traps, by using two methods of anal...

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Análise de forças ópticas no aprisionamento de partículas esféricas utilizando superposições discretas de feixes de Bessel em óptica geométrica

Santos¹

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Microstructured Light Fields for Optical Trapping: Zero Order Continuous Vector Frozen Waves in the Rayleigh Regime

Angelis

Ambrosio

2018

2018 SBFoton International Optics and Photonics Conference (SBFoton IOPC)

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Surface beams resistant to diffraction and attenuation and structured at the millimeter scale

Sarro

Ambrosio

2021

J. Opt. Soc. Am. B

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The construction of millimeter-structured surface beams by superimposing scalar Bessel beams has proven to be a powerful technique for creating visual two-dimensional (2D) images in lossless media. In the present paper, we show that surface frozen waves can indeed be designed even in media having non-zero extinction ratios. Examples are provided for specific surface intensity patterns, revealing that our proposed solutions are promising candidates for a wide range of applications encompassing optical trapping displays, 2D and three-dimensional (3D) imaging and printing, nanochannel ablation in glass, optical trapping and manipulation of micro-sized particles and atoms, and so on.

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Análise de forças ópticas no aprisionamento de partículas esféricas utilizando superposições discretas de feixes de Bessel em óptica geométrica

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