Аннотация:
В статье рассматривается модификация оптического пучка, используемого для оптического захвата биологических микрообъектов. Предложено более эффективное распределение интенсивности в виде полумесяца. Для предложенного распределения изготовлен ДОЭ, экспериментально оценена его дифракционная эффективность. Приводятся теоретические оценки силовых характеристик пучков-полумесяцев, а также результаты экспериментов по оптическому захвату с использованием таких пучков.

1. Ashkin, A. Observation of a single-beam gradient force optical trap for dielectric particles / A. Ashkin, J.M. Dziedzic, J.E. Bjorkholm, S. Chu // Optics Letters – 1986 – Vol. 11(5) – P. 288–290.
2. Ashkin, A. Optical trapping and manipulation of viruses and bacteria / A. Ashkin, J.M. Dziedzic // Science – 1987 – Vol. 235 – P. 1517–1520.
3. Leitz, G. Stress response in Caenorhabditis elegans caused by optical tweezers: wavelength, power, and time dependence / G. Leitz, E. Fällman, S. Tuck, O. Axner // Biophys. J. – 2002 – Vol. 82(4) – P. 2224–2231.
4. König, K. Cell damage in near-infrared multimode optical traps as a result of multiphoton absorption / K. König, H. Liang, M.W. Berns, B.J. Tromberg // Opt Lett – 1996 – Vol. 21(14) – P. 1090–1092.
5. Thanh, S.D. Photogenerated singlet oxygen damages cells in optical traps / S.D. Thanh, N.C. Zakharov // arXiv:0911.4651 – 2009.
6. Peterman, E.J.G. Laser-Induced Heating in Optical Traps / E.J.G. Peterman, F. Gittes, C.F. Schmidt // Biophysical Journal – 2003 – Vol. 84(2) – P. 1308–1316.
7. Mirsaidov, U. Optimal optical trap for bacterial viability / U. Mirsaidov, W. Timp, K. Timp, M. Mir, P. Matsudaira, G. Timp // Phys Rev E Stat Nonlin Soft Matter Phys – 2008 – Vol. 78(2 Pt 1) – P. 021910.
8. van der Horst, A. Calibration of dynamic holographic optical tweezers for force measurements on biomaterials / A. van der Horst, N.R. Forde // Opt Express – 2008 – Vol. 16(25) – P. 20987–21003.
9. Emiliani, V. Wave front engineering for microscopy of living cells / V. Emiliani, D. Cojoc, E. Ferrari, V. Garbin, C. Durieux, M. Coppey-Moisan, E. Di Fabrizio // Opt Express – 2005 – Vol. 13(5) – P. 1395–1405.
10. Xin, H. Targeted delivery and controllable release of nanoparticles using a defect-decorated optical nanofiber / H. Xin, B. Li // Opt Express – 2011 – Vol. 19(14) – P. 13285–13290.
11. Moradi, A. Strength control in multiple optical traps generated by means of diffractive optical elements / A. Moradi, E. Ferrari, V. Garbin, E. Di Fabrizio, D. Cojoc // Optoelectronics and Advanced Materials - Rapid Communications – 2007 – Vol. 1(4) – P. 158–161.
12. Emiliani, V. Multi force optical tweezers to generate gradients of forces / V. Emiliani, D. Sanvitto, M. Zahid, F. Gerbal, M. Coppey-Moisan // Opt Express – 2004 – Vol. 12(17) – P. 3906–3910.
13. Dasgupta, R. Optical orientation and rotation of trapped red blood cells with Laguerre-Gaussian mode / R. Dasgupta, S. Ahlawat, R.S. Verma, P.K. Gupta // Opt Express – 2011 – Vol. 19(8) – P. 7680–7688.
14. Daria, V.R. Simultaneous transfer of linear and orbital angular momentum to multiple low-index particles / V.R. Daria, M.A. Go, H.-A. Bachor // Journal of Optics – 2011 – Vol. 13(4) – P. 044004.
15. Sun, Q. Hollow sinh-Gaussian beams and their paraxial properties / Q. Sun, K. Zhou, G. Fang, G. Zhang, Z. Liu, S. Liu // Opt Express – 2012 – Vol. 20(9) – P. 9682–9691.
16. Olson, C.C. Tailored optical force fields using evolutionary algorithms / C.C. Olson, R.T. Schermer, F. Bucholtz // Opt Express – 2011 – Vol. 19(19) – P. 18543–18557.
17. Jesacher, A. Size selective trapping with optical “cogwheel” tweezers / A. Jesacher, S. Fürhapter, S. Bernet, M. Ritsch-Marte // Opt Express – 2004 – Vol. 12(17) – P. 4129–4135.
18. Brijesh, P. "Spatially shaping the longitudinal focal distribution into a horseshoe-shaped profile," in Quantum Electronics and Laser Science Conference, – 2007, – QELS ’07, P. 1 – 2.
19. Jiang, Y. Radiation force of highly focused Lorentz-Gauss beams on a Rayleigh particle / Y. Jiang, K. Huang, X. Lu // Opt Express – 2011 – Vol. 19(10) – P. 9708–9713.
20. Steuernagel, O. Coherent Transport and Concentration of Particles in Optical Traps using Varying Transverse Beam Profiles / O. Steuernagel // arXiv:physics/0502023 – 2005.
21. Волостников, В.Г. Манипуляция микрообъектами с помощью пучков с ненулевым орбитальным моментом / В.Г. Волостников, С.П. Котова, Н. Н. Лосевский, М.А. Рахматулин // Квантовая электроника. – 2002. - Т. 32. - № 7. - С. 565-566.
22. Абрамочкин, Е.Г. Формирование световых вихревых полей с заданной формой интенсивно-сти для задач лазерной манипуляции микрообъектами / Е.Г. Абрамочкин, К.Н. Афанасьев, В.Г. Волостников, А.В. Коробцов, С.П. Котова, Н.Н. Лосевский, А.М. Майорова, Е.В. Разуева // Известия РАН. Серия физическая – 2008 - Т. 72 - № 1 - С. 76-79.
23. Abramochkin, E. Microobject Manipulations Using Laser Beams with Nonzero Orbital Angular Momentum / E. Abramochkin, S. Kotova, A. Korobtsov, N. Losevsky, M. Rakhmatulin, V. Volostnikov // Laser Physics, – 2006, – Vol.16, No.5, – P.842-848.
24. Bowman, R. Particle tracking stereomicroscopy in optical tweezers: Control of trap shape / R. Bowman, G. Gibson, M. Padgett // Opt. Express – 2010 – Vol. 18(11) – P. 11785–11790.
25. Saito, T.L. SCMD: Saccharomyces cerevisiae Morphological Database / T.L. Saito, M. Ohtani, H. Sawai, F. Sano, A. Saka, D. Watanabe, M. Yukawa, Y. Ohya, S. Morishita // Nucleic Acids Res. – 2004 – Vol. 32(Database issue) – P. D319–322.
26. Скиданов, Р.В. Расчет силы взаимодействия светового пучка с микрочастицами произвольной формы / Р.В. Скиданов // Компьютерная оптика – 2005 – Т. 28 – С. 18–21.
27. Simpson, S.H. Computational study of the optical trapping of ellipsoidal particles / S.H. Simpson, S. Hanna // Phys. Rev. A – 2011 – Vol. 84(5) – P. 053808.
28. Скиданов, Р.В. Моделирование движения биологических микрообъектов в световых пучках / Р.В. Скиданов, М.А. Рыков // Компьютерная оптика – 2010 – Т. 34(3) – С. 308–314.
29. Котляр, В.В. Кодирование дифракционных оптических элементов методом локального фазового скачка / В.В. Котляр, С.Н. Хонина, А.С. Мелехин, В.А. Сойфер // Компьютерная оптика – 1999 – Т. 19 – С. 54–64.
30. Svoboda, K. Biological Applications of Optical Forces / K. Svoboda, S. M. Block// Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure - 1994. Vol. 23, P. – 247-285.