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후방 산란 광선을 이용한 광포획된 초미세 입자의 무작위 운동 관찰
소진명,최재민 한국물리학회 2016 새물리 Vol.66 No.1
We report an interferometric method to measure the dynamics of optically-trapped sub-micron particles. By exploiting the backscattered light from optically-trapped particles, we construct a Michelson-type interferometer that shows superior visibility compared to the widely-used back-focal-plane interferometry (BFPI) technique. In this report, we demonstrate the performance of our interferometric method in comparison with the BFPI technique by analyzing the axial motion of optically-trapped 150 nm polystyrene spheres. Our measurement results show more than 10 dB enhancement in the power spectrum of the axial motion compared to the conventional scheme. 광포획된 입자는 포획 퍼텐셜에 의한 복원력과 입자를 둘러싼 분자와의 충돌에 의한 불규칙한 힘을 받아 조화 퍼텐셜 속 무작위 걸음에 해당하는 운동을 한다. 입자의 운동을 측정하는 방법으로 널리 사용되고 있는 뒤 초점면 간섭측정법 (back-focal-plane interferometry, BFPI)은 포획광선의 횡 평면상 운동을 민감하게 측정하는 반면 광축방향의 운동을 측정하는 경우 민감도가 떨어진다. 본 연구에서는 후방 산란된 빛을 이용하여 광 포획된 초미세 입자의 광축 방향의 운동을 민감하게 측정할 수 있는 간섭계를 고안하고 평가하였다. 본 연구에서 제안하는 방법을 150 nm 크기의 폴리스티렌 입자에 적용한 결과, 광축방향의 운동에 의해 발생하는 간섭신호를 기존의 방법보다 10 dB 크게 얻을 수 있었다.