|
|
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.
|
|
|
Orbital motion from optical spin: the extraordinary momentum of circularly polarized light beams
Svak, Vojtěch ; Brzobohatý, Oto ; Šiler, Martin ; Jákl, Petr ; Zemánek, Pavel ; Simpson, Stephen Hugh
We provide a vivid demonstration of the mechanical effect of transverse spin momentum in an\noptical beam in free space. This component of the Poynting momentum was previously thought\nto be virtual, and unmeasurable. Here, its effect is revealed in the inertial motion of a probe\nparticle in a circularly polarized Gaussian trap, in vacuum. Transverse spin forces combine with\nthermal fluctuations to induce a striking range of non-equilibrium phenomena. With increasing\nbeam power we observe (i) growing departures from energy equipartition, (ii) the formation of\ncoherent, thermally excited orbits and, ultimately, (iii) the ejection of the particle from the trap.\nOur results complement and corroborate recent measurements of spin momentum in evanescent\nwaves, and extend them to a new geometry, in free space. In doing so, we exhibit fundamental,\ngeneric features of the mechanical interaction of circularly polarized light with matter. The work\nalso shows how observations of the under-damped motion of probe particles can provide detailed\ninformation about the nature and morphology of momentum flows in arbitrarily structured light\nfields as well as providing a test bed for elementary non-equilibrium statistical mechanics.
|
guest ::
