Digital Holographic Methods: Low Coherent Microscopy and Optical Trapping in Nano-Optics and Biomedical Metrology

این کتاب نه تنها ترکیبی همزمان از روش‌های نوری مبتنی بر اصول هولوگرافی برای تصویربرداری بدون نشانگر، به دام انداختن بی‌درنگ، شناسایی و ردیابی اجسام ریز، بلکه استفاده از منابع نور منسجم پایین و قابل توجهی را ارائه می‌کند. پرتوهای غیر پراش ابتدا مروری بر میکروسکوپ دیجیتال هولوگرافیک (DHM) و موچین های نوری هولوگرافیک و همچنین انواع پرتوهای غیر پراش برای تصویربرداری کم تهاجمی، بلادرنگ و بدون نشانگر و همچنین دستکاری اجسام میکرو و نانو ارائه می دهد.

سپس مفاهیم طراحی طرح‌بندی نوری موچین‌های نوری هولوگرافیک (HOTs) و بهینه‌سازی آنها را با استفاده از شبیه‌سازی‌های نوری و روش‌های تجربی بررسی می‌کند. در بخش دیگری، این کتاب ماژول‌های سیستم مربوطه را مشخص می‌کند که اجازه می‌دهد HOT ها را به میکروسکوپ‌های تجاری با توجه به پایداری و راندمان پراش اضافه کنند. علاوه بر این، بر اساس آزمایش‌ها و کاربردهای میکروسیال، عملکرد ترکیبی را نشان می‌دهد و چندین نوع پرتوهای غیر پراش و کاربرد آنها در دستکاری نوری را مورد بحث قرار می‌دهد. این کتاب نشان می‌دهد که موچین‌های نوری هولوگرافیک، از جمله چندین نوع پرتو غیر پراش مانند پرتوهای Mathieu، پرتوهای سهمی و هوایی ترکیبی، نه تنها امکان تولید تله‌های دینامیکی چندگانه کارآمد را برای ذرات میکرو و نانو با نیروهای پیکو و نانو نیوتن باز می‌کنند. برد، اما همچنین فرصتی برای اعمال گشتاور نوری با پرتوهای ویژه ای مانند پرتوهای بسل، که می تواند حرکت و چرخش ذرات را با ایجاد جریان های میکروسیال تسهیل کند. بخش آخر، استفاده بالقوه از یک سیستم DHM-HOT کمی تغییر یافته را برای بررسی عملکرد نوشتن لیزر مستقیم بر اساس فرآیند جذب دو فوتون در یک مقاوم نور منفی با لیزر موج پیوسته مورد بحث قرار می‌دهد.

This book presents not only the simultaneous combination of optical methods based on holographic principles for marker-free imaging, real-time trapping, identification and tracking of micro objects, but also the application of substantial low coherent light sources and non-diffractive beams. It first provides an overview of digital holographic microscopy (DHM) and holographic optical tweezers as well as non-diffracting beam types for minimal-invasive, real-time and marker-free imaging as well as manipulation of micro and nano objects.

It then investigates the design concepts for the optical layout of holographic optical tweezers (HOTs) and their optimization using optical simulations and experimental methods. In a further part, the book characterizes the corresponding system modules that allow the addition of HOTs to commercial microscopes with regard to stability and diffraction efficiency. Further, based on experiments and microfluidic applications, it demonstrates the functionality of the combined setup, and discusses several types of non-diffracting beams and their application in optical manipulation. The book shows that holographic optical tweezers, including several non-diffracting beam types like Mathieu beams, combined parabolic and Airy beams, not only open up the possibility of generating efficient multiple dynamic traps for micro and nano particles with forces in the pico and nano newton range, but also the opportunity to exert optical torque with special beams like Bessel beams, which can facilitate the movement and rotation of particles by generating microfluidic flows. The last part discusses the potential use of a slightly modified DHM-HOT-system to explore the functionality of direct laser writing based on a two photon absorption process in a negative photoresist with a continuous wave laser