Técnicas de geração holográfica de feixes não difrativos e suas aplicações em sistemas de manipulação óptica

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Suarez, Rafael Antonio Bonilla
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFABC
Texto Completo: http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=121819
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Marcos Roberto da Rocha Gesualdi
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Neste trabalho, estudamos e aprimoramos as técnicas holográficas para o estudo das propriedades não¿difrativas dos feixes de Bessel, feixes de Airy, matrizes e/ou superposições. Usando hologramas gerados por computador implementados sobre um modulador espacial de luz, a partir de uma modulação de ampliutude e de fase, foram recontruídos opticamente os diferentes tipos de feixes com alta qualidade óptica. Nessa mesma linha, estudamos teórica e experimentalmente, como mudam as propriedades durante a propagação de feixes de Airy, superposições de feixes de Airy, e feixes tipo Frozen Wave, ao passar por um sistema óptico ABCD composto por lentes convexas de diferentes distâncias focais, possibilitando controlar parâmetros transversais e longitudinais durante a propagação. Na sequência, propusemos um novo método para gerar uma matriz de vórtices de feixes de Airy, a partir de uma superposição de N feixes de Airy idênticos, e simetritricamente localizados ao longo do eixo de propagação, onde cada feixe é sobreposto com um vórtice óptico e são caracterizados pela mesma carga topológica. Usamos uma configuração experimental única para obter a intensidade do feixes através da implementação de hologramas gerados por computador, e a análise de fases por holografia digital. Finalmente, para explorar as aplicações destes tipos de feixes em sistemas de guiamento e aprisionamento óptico de micro¿partículas, implementamos a grande contribuição deste trabalho: um protótipo, de um sistema de pinçamento óptico holográfico (Holographic Optical Twezzers) utilizando um modulador espacial de luz, tornando possível e de forma inédita, o aprisionamento e guiamento de micro¿partículas usando superposições de feixes de Airy com diferentes ângulos de lançamento inicial, e Frozen Wave.The holographic technique is an interferometric¿diffractive technique that allows the recording and reconstruction of wave¿fronts of objects and optical beams. Particularly, the experimental generation of non¿diffractive optical beams via holographic techniques has raised great prospects to be used in optical manipulation systems, optical tweezers and tractor beam systems in biological and nanotechnology areas. In this work, we study and refine the holographic techniques in order to study the non¿diffracting properties of Bessel beams, Airy beams, matrices and/or superposition. Using Computer Generated Holograms implemented in a Spatial Light Modulator, from amplitude and phase modulation, the different beam types were optically reconstructed with a high optical quality. Along the same lines, we present the theoretical and experimental study of the propagation of Airy beams, Airy beams superposition, and Frozen Waves beams when passing through an ABCD optical system composed by convex lenses with different focal distances, allowing to control transverse and longitudinal parameters during propagation. In sequence, we propose a new method for generating an array of Airy¿vortex beams from a superposition of N identical Airy beams symmetrically located along the propagation axis, where each beam is superimposed with an optical vortex and is characterized by the same topological charge. We use a single experiment to obtain both the optical generation and reconstruction of computer generated holograms and its phase analysis by digital holography. Finally, and in order to explore the applications of these types of beams in guidance and optical trapping system of micro¿particles, we implemented the major contribution of this work: a prototype of a Holographic Optical Tweezers system, using a Spatial Light Modulator, making possible and for the first time, the optical trapping and guiding of micro¿particles using superposition of Airy beams with different initial launch angles, and Frozen Waves.Gesualdi, Marcos Roberto da RochaNeves, Antônio Álvaro RanhaRecami, ErasmoCruz, Luciano Soares daRached, Michel ZamboniMuramatsu, MikiyaSuarez, Rafael Antonio Bonilla2019info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf168 f. : il.http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=121819http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=121819&midiaext=78550http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=121819&midiaext=78549Cover: http://biblioteca.ufabc.edu.br/php/capa.php?obra=121819porreponame:Repositório Institucional da UFABCinstname:Universidade Federal do ABC (UFABC)instacron:UFABCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2021-08-27T17:39:14Zoai:BDTD:121819Repositório InstitucionalPUBhttp://www.biblioteca.ufabc.edu.br/oai/oai.phpopendoar:2021-08-27T17:39:14Repositório Institucional da UFABC - Universidade Federal do ABC (UFABC)false
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