【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光镊领域的一种提升探测灵敏度的装置和方法，尤其是涉及一种基于光镊的提升前向位移探测灵敏度的装置和方法。
技术介绍
1、1970年，美国的arthur ashkin利用光力实现了对微米粒子的加速及在两束对射双光束形成的光势阱中的捕获。之后，他进一步发现利用一束高度会聚的激光即可实现对微粒的控制。利用激光形成的光镊完成对微粒的捕获、悬浮及操控的技术已被应用于细胞生物学、物理学等诸多领域。arthur ashkin也凭借其在光镊领域开创性的贡献获得了2018年的诺贝尔物理学奖。
2、利用光镊实现对微粒的捕获后，利用恰当的探测手段实现对捕获微粒运动位置的高精度探测也是该领域的技术热点。光镊在诸多领域中的应用都需要通过探测微粒的运动状态实现。由于微粒的运动尺度较小，需要使用一些光电探测的手段实现对其的高精度位移探测。其中，一种应用比较普遍的探测方式就是前向探测，即利用微粒的前向散射光和前向剩余捕获光天然稳定干涉形成的前向探测光实现对微粒运动的解析。前向散射光的相位中携带有微粒的位移信息，而前向剩余捕获光不携带微粒的位移信息。两者干涉后，即将微粒的位移信息加载于前向探测光的光强中。通过使用平衡探测器或四象限探测器，对前向探测光进行差分探测，抑制共模噪声，放大携带有微粒位移信息的差模信号，即可实现对微粒位移信息的探测。
3、由于微粒前向散射光光强相较于前向剩余捕获光光强而言非常微弱，使得最终的探测信号对比度较低，加之光电探测器饱和功率有限，无法通过进一步提升探测光功率实现前向位移探测灵敏度的提升。因此，光
4、使用结构光的方案可以改善这一问题，实现前向位移灵敏度的提升。但是该方案需要设计定制更为复杂的光学元件，拓展性和普适性较差。
技术实现思路
1、针对光镊系统前向位移灵敏度受限的问题，本专利技术的目的在于提供一种提升光镊前向位移探测灵敏度的装置和方法。本专利技术利用较为简单的方案实现光镊系统前向位移探测灵敏度的提升。
2、本专利技术所采用的技术方案的步骤如下：
3、一、一种基于光镊的提升前向位移探测灵敏度的装置
4、装置包括沿光轴依次布置的捕获透镜、收集透镜、汇聚透镜、中心遮挡装置和探测器；微粒设置在捕获透镜和收集透镜之间，输入光经捕获透镜会聚后形成光阱，光阱捕获微粒，微粒散射光与剩余捕获光再经收集透镜、汇聚透镜以及中心遮挡装置后进入探测器中。
5、所述中心遮挡装置可沿光轴移动，用于对光束的空间调制。
6、所述的捕获透镜为单透镜或透镜组。
7、所述的探测器中使用差分探测的方式实现对微粒的位置探测。
8、所述捕获透镜的后焦点与收集透镜的前焦点重合。
9、二、一种基于光镊的提升前向位移探测灵敏度的方法
10、1)将捕获透镜、收集透镜、汇聚透镜、中心遮挡装置和探测器沿光轴依次放置，捕获透镜和收集透镜之间放置有微粒，输入光经捕获透镜的会聚后形成光阱，微粒被光阱捕获；
11、2)沿光轴方向移动中心遮挡装置，使得探测器探测得到的前向位移探测灵敏度达到最优值。
12、本专利技术的有益效果为：
13、本专利技术利用较为简单的方案实现光镊系统前向位移探测灵敏度的提升。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于光镊的提升前向位移探测灵敏度的装置，其特征在于，包括沿光轴依次布置的捕获透镜(1)、收集透镜(3)、汇聚透镜(4)、中心遮挡装置(5)和探测器(6)；微粒(2)设置在捕获透镜(1)和收集透镜(3)之间，输入光经捕获透镜(1)会聚后形成光阱，光阱捕获微粒(2)，微粒散射光与剩余捕获光再经收集透镜(3)、汇聚透镜(4)以及中心遮挡装置(5)后进入探测器(6)中。
2.根据权利要求1所述的一种基于光镊的提升前向位移探测灵敏度的装置，其特征在于，所述中心遮挡装置(5)可沿光轴移动，用于对光束的空间调制。
3.根据权利要求1所述的一种基于光镊的提升前向位移探测灵敏度的装置，其特征在于，所述的捕获透镜(1)为单透镜或透镜组。
4.根据权利要求1所述的一种基于光镊的提升前向位移探测灵敏度的装置，其特征在于，所述的探测器(6)中使用差分探测的方式实现对微粒(2)的位置探测。
5.根据权利要求1所述的一种基于光镊的提升前向位移探测灵敏度的装置，其特征在于，所述捕获透镜(1)的后焦点与收集透镜(3)的前焦点重合。
6.一种基于光
...【技术特征摘要】
1.一种基于光镊的提升前向位移探测灵敏度的装置，其特征在于，包括沿光轴依次布置的捕获透镜(1)、收集透镜(3)、汇聚透镜(4)、中心遮挡装置(5)和探测器(6)；微粒(2)设置在捕获透镜(1)和收集透镜(3)之间，输入光经捕获透镜(1)会聚后形成光阱，光阱捕获微粒(2)，微粒散射光与剩余捕获光再经收集透镜(3)、汇聚透镜(4)以及中心遮挡装置(5)后进入探测器(6)中。
2.根据权利要求1所述的一种基于光镊的提升前向位移探测灵敏度的装置，其特征在于，所述中心遮挡装置(5)可沿光轴移动，用于对光束的空间调制。
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋静，何沛彤，何朝雄，李楠，高晓文，陈杏藩，胡慧珠，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。