Stiffer Optical Tweezers through Real-Time Feedback Control

This thesis integrates real-time feedback control into an optical tweezers instrument. The goal is to reduce the variance in the trapped bead s position, -effectively increasing the trap stiffness of the optical tweezers. Trap steering is done with acousto-optic deflectors and control algorithms are implemented with a field-programmable gate array card. When position clamp feedback control is on, the effective trap stiffness increases 12.1-times compared to the stiffness without control. This allows improved spatial control over trapped particles without increasing the trapping laser power.

Tässä tutkielmassa optisiin pinsetteihin yhdistetään takaisinkytkentä. Tavoitteena on pienentää varianssia, joka on optisilla pinseteillä kiinnipidetyn pallon paikassa. Pienempi varianssi tarkoittaa suurempaa pinsettien jäykkyyttä. Optisia pinsettejä ohjataan akusto-optisilla deflektoreilla ja ohjaus algoritmi on ohjelmoitu field-programmable gate array kortille. Kun paikan stabiloiva takaisinkytkentä on päällä, pinsettien efektiivinen jäykkyys kasvaa 12.1 -kertaiseksi verrattuna jäykkyyteen ilman takaisinkytkentää. Suurempi jäykkyys mahdollistaa paremman kontrollin kiinnipidetystä pallosta kuin ilman takaisinkytkentää eikä optisten pinsettien laserin tehoa tarvitse nostaa.