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Estudio teórico de fuerzas en pinzas ópticas
Manuel Alberto Martínez-Ruiz
RUBEN RAMOS GARCIA
Acceso Abierto
Atribución-NoComercial-SinDerivadas
Optics
Optical tweezers
Radiation Pressure
Optical micromanipulation
Mathieu beams
This thesis presents a unified study of the theory involved in optical trapping, which aims to be a comprehensive guide for students and / or teachers who in the future want or need to enter the area of optical tweezers. Starting with a historical introduction, we proceeded to the study of electromagnetic fields and a search for solutions to Maxwell's equations, which naturally led us to the definition of electric and magnetic transverse modes based on the vector spherical harmonics that are fundamental for the study of particle scattering and allow this phenomenon to be studied more precisely with the use of the T matrix, which is used by a large number of scientists from the optical entrapment and manipulation community. With the help of the MATLAB software, particle trapping was simulated, the T matrix and various parameters of interest were calculated with different types of lasers, numerical apertures, among others, thus giving a comprehensive and unified study of the forces and other variables involved in optical tweezers. Finally, the inclusion of the Mathieu beams to the \ Optical Tweezers Toolbox " developed by the optical micromanipulation group of the University of Queensland is presented, which will allow to study in depth the forces in the optical traps generated by this type of beams, something not reported so far.
En esta tesis se presenta un estudio unificado de la teoría involucrada en el atrapamiento óptico, que pretende ser una guía comprensiva para estudiantes y/o profesores que en un futuro quieran o necesiten entrar al área de pinzas ópticas. Comenzando con una introducción histórica se procedió al estudio de los campos electromagéticos y una búsqueda de soluciones a las ecuaciones de Maxwell lo cual nos llevó de manera natural a la definición de modos transversales eléctricos y magnéticos en función de los armónicos esféricos vectoriales que son fundamentales para el estudio del esparcimiento de partículas y permiten estudiar de manera más precisa este fenómeno con el uso de la matriz T, la cual es socorrida por gran cantidad de científicos de la comunidad de atrapamiento y manipulación ótica. Con ayuda del software MATLABTM se simuló el atrapamiento de partículas, se calculó la matriz T y diversos parámetros de interés con diferentes tipos de láser, aperturas numéricas, entre otros, dando así un estudio amplio y unificado de las fuerzas y demás variables involucradas en pinzas ópticas. Finalmente se presenta la inclusion de los haces Mathieu al \Optical Tweezers Toolbox" desarrollado por el grupo de micromanipulación óptica de la Universidad de Queensland lo cual permitirá estudiar a fondo las fuerzas en las trampas ópticas generadas por este tipo de haces, algo no reportado hasta ahora.
Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica
2020-01
Tesis de maestría
Español
Estudiantes
Investigadores
Público en general
Martínez Ruiz, M. A., (2020), Estudio teórico de fuerzas en pinzas ópticas, Tesis de Maestría, Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica.
ÓPTICA
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