|
|
Behaviour of Objects in Structured Light Fields and Low Pressures
Flajšmanová, Jana ; Čižmár, Tomáš (referee) ; Marago, Onofrio (referee) ; Zemánek, Pavel (advisor)
Studium chování opticky zachycených částic nám umožňuje porozumět základním fyzikálním jevům plynoucím z interakce světla a hmoty. Předkládaná práce podává vysvětlení zesílení tažné síly působící na opticky svázané částice ve strukturovaném světelném poli, tzv. tažném svazku. Ukazujeme, že pohyb dvou opticky svázaných objektů v tažném svazku je silně závislý na jejich vzájemné vzdálenosti a prostorové orientaci, což rozšiřuje možnosti manipulace hmoty pomocí světla. Následně se práce zaměřuje na levitaci opticky zachycených částic ve vakuu. Představujeme novou metodologii na charakterizaci vlastností slabě nelinearního Duffingova oscilátoru reprezentovaného opticky levitující částicí. Metoda je založena na průměrování trajektorií s určitou počáteční pozicí ve fázovém prostoru sestávajícím z polohy a rychlosti částice a poskytuje informaci o parametrech oscilátoru přímo ze zaznamenaného pohybu. Náš inovativní postup je srovnán s běžně užívanou metodou založenou na analýze spektrální hustoty polohy částice a za využití numerických simulací ukazujeme její použitelnost i v nízkých tlacích, kde nelinearita hraje významnou roli.
|
|
|
Cooling of thermal motion of optically levitated nanoobjects
Zemánková, Tereza ; Flajšmanová, Jana (referee) ; Jonáš, Alexandr (advisor)
Diplomová práce se zabývá optickou levitací dielektrických nanočástic a chlazením jejich tepelného pohybu. Zafokusováním dvou protiběžných laserových svazků lze částici stabilně zachytit mezi ohnisky obou svazků. Následnou aplikací vnějšího elektrického pole na opticky zachycenou nabitou částici a správným nastavením zpětnovazebné smyčky je možné částici odebírat energii, zmenšovat její varianci polohy, a tedy chladit tepelný pohyb částice. Práce je rozdělena do tří hlavních kapitol. V první je rozebrán teoretický úvod do optického chytání, popsána dynamika zachycené částice a propojení s experimentální částí. Je zde popsáno schéma experimentální sestavy, příprava částic pro experimenty, detekce polohy částice, návod, jak správně optickou sestavu naladit, a kalibrace dat na jednotky SI. Ve druhé části jsou uvedeny různé způsoby chlazení tepelného pohybu opticky levitující částice. Experimenty provedené s jednou zachycenou částicí jsou porovnány s teoretickým modelem. V laserovém svazku s kruhovým profilem byla částice chlazena v jedné ose a eliptický profil svazku umožnil chladit tepelný pohyb částice ve dvou osách. Ve třetí části je rozebráno zachycení a interakce dvou levitujících částic, vznik normálních módů a jejich následné chlazení. Experimentálně získaná data jsou porovnána s teoretickými modely.
|
|
|
Dynamics of Microparticles Optically Trapped in Vacuum
Svak, Vojtěch ; Čižmár, Tomáš (referee) ; Marago, Onofrio (referee) ; Brzobohatý, Oto (advisor)
Mikročástice levitující ve vakuu pouze za pomoci silových účinků světla představuje mechanický systém, který je extrémně dobře izolován od okolních a jeho zdrojů šumu. Tato unikátní vlastnost poskytuje tomuto systému nevídanou citlivost na změny okolních podmínek. V předkládané práci je popsáno technické řešení experimentální sestavy pro optické chytání ve vakuu, která byla realizována v laboratořích skupiny levitační fotoniky Ústavu přístrojové techniky AVČR v Brně. Dále je prezentována experimentální studie dynamiky částice zachycené v kruhově polarizovaném optickém poli, které generuje nekonzervativní složku pole optické síly. Následuje experimentální pozorování a popis dynamiky dvou opticky vázaných mikročástic ve volném prostoru ve vakuu, což je konfigurace, která nebyla nikdypředtím realizována. Závěrem je představena zcela originální metoda pro odhad silového pole optické pasti založená na analýze stochastické trajektorie zachycené částice.
|
|
|
Behaviour of Objects in Structured Light Fields and Low Pressures
Flajšmanová, Jana ; Čižmár, Tomáš (referee) ; Marago, Onofrio (referee) ; Zemánek, Pavel (advisor)
Studium chování opticky zachycených částic nám umožňuje porozumět základním fyzikálním jevům plynoucím z interakce světla a hmoty. Předkládaná práce podává vysvětlení zesílení tažné síly působící na opticky svázané částice ve strukturovaném světelném poli, tzv. tažném svazku. Ukazujeme, že pohyb dvou opticky svázaných objektů v tažném svazku je silně závislý na jejich vzájemné vzdálenosti a prostorové orientaci, což rozšiřuje možnosti manipulace hmoty pomocí světla. Následně se práce zaměřuje na levitaci opticky zachycených částic ve vakuu. Představujeme novou metodologii na charakterizaci vlastností slabě nelinearního Duffingova oscilátoru reprezentovaného opticky levitující částicí. Metoda je založena na průměrování trajektorií s určitou počáteční pozicí ve fázovém prostoru sestávajícím z polohy a rychlosti částice a poskytuje informaci o parametrech oscilátoru přímo ze zaznamenaného pohybu. Náš inovativní postup je srovnán s běžně užívanou metodou založenou na analýze spektrální hustoty polohy částice a za využití numerických simulací ukazujeme její použitelnost i v nízkých tlacích, kde nelinearita hraje významnou roli.
|
|
|
Optical binding of polystyrene particles in tractor beam
Damková, Jana ; Chvátal, Lukáš ; Oulehla, Jindřich ; Ježek, Jan ; Brzobohatý, Oto ; Zemánek, Pavel
The motion of a particle illuminated by a laser beam is usually driven by the photon flow due\nto the radiation pressure and therefore for particle trapping, one has to employ gradient forces. But in a tractor beam, objects are illuminated by the uniform light intensity and even so they can be pulled against the beam propagation. There have been developed several techniques how to create such a tractor beam. In our case, the tractor beam is created by two identical Gaussian beams that interfere under the defined angle. It creates the\nstanding wave, where in the transversal plane the particle is trapped by means of the gradient\nforce, but in the total beam propagation direction, the particle manipulation is driven by the non-conservative force. It is remarkable that this force can for the specific combinations of\nparameters pull the micro-particle against the beam propagation. This kind of behavior is\nbecause of the particle scattering where the majority of the incident photons is scattered in the forward direction and, based on the principle of action and reaction, the transfer of\nmomentum leads to a backward movement of the object. The pushing and pulling force is\nsensitive to the polarization of the laser beam, its incident angle and the particle size so this\ntechnique can be used for example for sorting of objects of different sizes.
|
|
| |
|
| |
guest ::
