Optische Pinzetten werden oft mit konventionellen Mikroskopobjektiven mit hoher numerischer Apert... more Optische Pinzetten werden oft mit konventionellen Mikroskopobjektiven mit hoher numerischer Apertur aufgebaut. Diese sind meist auf die gangige Deckglasdicke von 170µm angepasst und dadurch fur die Mikromanipulation auf diesen Arbeitsabstand beschrankt. Dies stellt ein erhebliches Problem fur die Manipulation z.B. in Fluidikkanalen dar, die aus Grunden der mechanischen Stabilitat zumeist mit Wandstarken hergestellt werden, die 0,5 mm oder mehr betragen. Um in diesen Kanalsystemen dennoch mit optischen Pinzetten arbeiten zu konnen, kann mit relativ aufwandigen Counterpropagating Pinzetten oder mit integrierten Faserpinzetten gearbeitet werden. Ziel unserer Arbeiten ist der Entwurf und die Demonstration einer optimierten Spezialoptik fur diese Anwendung. Unterstutzt durch numerische Simulation der optischen Kraftwirkung in elektromagnetischen Feldern wir ein optimiertes Design fur optische Pinzetten abgeleitet. Daran anschliesend wird ein integriertes monolithisches und Fokussierungso...
In mikro-opto-fluidischen Anwendungen werden Anforderungen an die Optik gestellt, die spezifische... more In mikro-opto-fluidischen Anwendungen werden Anforderungen an die Optik gestellt, die spezifische Systemdesigns notwendig machen. Es werden zwei Verfahren zu optischen Mikromanipulation an einem realen Fluidiksystem demonstriert, mit denen Wechselwirkung uber weite Distanzen erreicht werden kann.
Ziel dieser Dissertation ist die Einfuhrung und Verifikation eines Entwurfsprozesses fur optimie... more Ziel dieser Dissertation ist die Einfuhrung und Verifikation eines Entwurfsprozesses fur optimierte optische Pinzettensysteme. In diesem Prozess werden die Prinzipien aus dem klassischen Optikdesign verwendet und mit einem Modul zur Berechnung optischer Krafte kombiniert. Dadurch wird es moglich, optimal angepasste Gesamtsysteme zu entwerfen. Diese Sichtweise auf optische Systeme fur die Mikromanipulation ermoglicht ferner die Erweiterung des Anwendungsspektrums und die Entwicklung dieser Technologie hin zum kostengunstigen Einsatz im industriellen Umfeld.Die Nahe zur realen Anwendung wird erreicht, indem vorhandene Optikdesignsoftware zur Berechnung des Systemverhaltens genutzt wird und dessen Einflusse auf die Kraftwirkungen in der optischen Falle auf dieser Grundlage bestimmt werden. Da gangige Optikdesignsoftware und deren Optimierungsverfahren mehrheitlich mit strahlenoptischen Modellen arbeiten, wird in dieser Arbeit die Kraftsimulation ebenfalls nach dem strahlenoptischen An...
Planar integrierte Freiraum-optische Systeme sind fur eine Vielzahl an Anwendungen sehr gut geeig... more Planar integrierte Freiraum-optische Systeme sind fur eine Vielzahl an Anwendungen sehr gut geeignet. Dazu gehoren die optische Verbindungstechik und Sicherheitsanwendungen. Durch die Integration adaptiver Flussigkristall-elemente (LC-Elemente) konnen wir hier zum ersten Mal dynamische Funktionen in solchen mikrooptischen Systemen demonstrieren.
Frontiers in Optics 2007/Laser Science XXIII/Organic Materials and Devices for Displays and Energy Conversion, 2007
Abstract Microfluidic systems have a large variety of applications in biomedicine and life scienc... more Abstract Microfluidic systems have a large variety of applications in biomedicine and life sciences. The goal of the reseach is to develop integrated optofluidic microsystems which combine the microfluidic channels and parts of the optical functionality.
We report a comprehensive process for designing and prototyping new and optimized optical trappin... more We report a comprehensive process for designing and prototyping new and optimized optical trapping systems. A combination of traditional lens design strategies, simulation of optical forces, and high-end ultraprecision machining of optical free-form surfaces is applied to the realization of a highly specialized optical trapping system. The resulting compact and lightweight optical modules potentially open new classes of applications for optical manipulation. As an example we present a customized 3D trapping module made of a single piece of polymethylmethacrylate, with a large working distance of 650 μm.
Optische Pinzetten werden oft mit konventionellen Mikroskopobjektiven mit hoher numerischer Apert... more Optische Pinzetten werden oft mit konventionellen Mikroskopobjektiven mit hoher numerischer Apertur aufgebaut. Diese sind meist auf die gangige Deckglasdicke von 170µm angepasst und dadurch fur die Mikromanipulation auf diesen Arbeitsabstand beschrankt. Dies stellt ein erhebliches Problem fur die Manipulation z.B. in Fluidikkanalen dar, die aus Grunden der mechanischen Stabilitat zumeist mit Wandstarken hergestellt werden, die 0,5 mm oder mehr betragen. Um in diesen Kanalsystemen dennoch mit optischen Pinzetten arbeiten zu konnen, kann mit relativ aufwandigen Counterpropagating Pinzetten oder mit integrierten Faserpinzetten gearbeitet werden. Ziel unserer Arbeiten ist der Entwurf und die Demonstration einer optimierten Spezialoptik fur diese Anwendung. Unterstutzt durch numerische Simulation der optischen Kraftwirkung in elektromagnetischen Feldern wir ein optimiertes Design fur optische Pinzetten abgeleitet. Daran anschliesend wird ein integriertes monolithisches und Fokussierungso...
In mikro-opto-fluidischen Anwendungen werden Anforderungen an die Optik gestellt, die spezifische... more In mikro-opto-fluidischen Anwendungen werden Anforderungen an die Optik gestellt, die spezifische Systemdesigns notwendig machen. Es werden zwei Verfahren zu optischen Mikromanipulation an einem realen Fluidiksystem demonstriert, mit denen Wechselwirkung uber weite Distanzen erreicht werden kann.
Ziel dieser Dissertation ist die Einfuhrung und Verifikation eines Entwurfsprozesses fur optimie... more Ziel dieser Dissertation ist die Einfuhrung und Verifikation eines Entwurfsprozesses fur optimierte optische Pinzettensysteme. In diesem Prozess werden die Prinzipien aus dem klassischen Optikdesign verwendet und mit einem Modul zur Berechnung optischer Krafte kombiniert. Dadurch wird es moglich, optimal angepasste Gesamtsysteme zu entwerfen. Diese Sichtweise auf optische Systeme fur die Mikromanipulation ermoglicht ferner die Erweiterung des Anwendungsspektrums und die Entwicklung dieser Technologie hin zum kostengunstigen Einsatz im industriellen Umfeld.Die Nahe zur realen Anwendung wird erreicht, indem vorhandene Optikdesignsoftware zur Berechnung des Systemverhaltens genutzt wird und dessen Einflusse auf die Kraftwirkungen in der optischen Falle auf dieser Grundlage bestimmt werden. Da gangige Optikdesignsoftware und deren Optimierungsverfahren mehrheitlich mit strahlenoptischen Modellen arbeiten, wird in dieser Arbeit die Kraftsimulation ebenfalls nach dem strahlenoptischen An...
Planar integrierte Freiraum-optische Systeme sind fur eine Vielzahl an Anwendungen sehr gut geeig... more Planar integrierte Freiraum-optische Systeme sind fur eine Vielzahl an Anwendungen sehr gut geeignet. Dazu gehoren die optische Verbindungstechik und Sicherheitsanwendungen. Durch die Integration adaptiver Flussigkristall-elemente (LC-Elemente) konnen wir hier zum ersten Mal dynamische Funktionen in solchen mikrooptischen Systemen demonstrieren.
Frontiers in Optics 2007/Laser Science XXIII/Organic Materials and Devices for Displays and Energy Conversion, 2007
Abstract Microfluidic systems have a large variety of applications in biomedicine and life scienc... more Abstract Microfluidic systems have a large variety of applications in biomedicine and life sciences. The goal of the reseach is to develop integrated optofluidic microsystems which combine the microfluidic channels and parts of the optical functionality.
We report a comprehensive process for designing and prototyping new and optimized optical trappin... more We report a comprehensive process for designing and prototyping new and optimized optical trapping systems. A combination of traditional lens design strategies, simulation of optical forces, and high-end ultraprecision machining of optical free-form surfaces is applied to the realization of a highly specialized optical trapping system. The resulting compact and lightweight optical modules potentially open new classes of applications for optical manipulation. As an example we present a customized 3D trapping module made of a single piece of polymethylmethacrylate, with a large working distance of 650 μm.
Uploads