Multiplexed vortex beam-based optical tweezers generated with spiral phase mask
Francisco M. Muñoz-Pérez,
Vicente Ferrando,
Walter D. Furlan,
Juan C. Castro-Palacio,
J. Ricardo Arias-Gonzalez,
Juan A. Monsoriu
Affiliations
Francisco M. Muñoz-Pérez
Centro de Tecnologías Físicas, Universitat Politècnica de València, 46022 València, Spain; Laboratorio de Fibra Óptica, Universidad Politécnica de Tulancingo, División de Posgrado, Hidalgo C.P. 43629, México; Corresponding author
Vicente Ferrando
Centro de Tecnologías Físicas, Universitat Politècnica de València, 46022 València, Spain
Walter D. Furlan
Departamento de Óptica y Optometría y Ciencias de la Visión, Universitat de València, 46100 Burjassot, Spain
Juan C. Castro-Palacio
Centro de Tecnologías Físicas, Universitat Politècnica de València, 46022 València, Spain
J. Ricardo Arias-Gonzalez
Centro de Tecnologías Físicas, Universitat Politècnica de València, 46022 València, Spain
Juan A. Monsoriu
Centro de Tecnologías Físicas, Universitat Politècnica de València, 46022 València, Spain
Summary: The design and implementation of a multiplexed spiral phase mask in an experimental optical tweezers setup are presented. This diffractive optical element allows the generation of multiple concentric vortex beams with independent topological charges and without amplitude modulation. The generalization of the phase mask for multiple concentric vortices is also shown. The design for a phase mask of two multiplexed vortices with different topological charges is developed. We experimentally show the transfer of angular momentum to the optically trapped microparticles by enabling nearly independent orbiting dynamics around the optical axis within each vortex. The angular velocity of the confined particles versus the optical power in the focal region is also discussed for different combinations of topological charges.
