[发明专利]一种高灵敏度光阱测量装置及其测量方法

权利要求书

1.一种高灵敏度光阱测量装置，其特征是，包括四个模块：样品池模块、初始捕获光阱模块、悬浮测量光阱模块、位置探测模块；

样品池模块设有样品池和微粒；

初始捕获光阱模块用来将微粒首次稳定捕获在光阱平衡点处，由一束激光经过准直扩束和聚焦后形成强梯度力光阱模块，使得样品池中的微粒被捕获和稳定；

悬浮测量光阱模块用来在撤去初始捕获光阱模块的光路的同时，利用悬浮光形成的光阱再次将微粒稳定捕获在光阱平衡点处，是由另一束共光路的高斯光束进入样品池形成的低刚度光阱模块，用于对位移、加速度信号的高灵敏度测量；

位置探测模块用来观察微粒的捕获效果和探测微粒的位移信号。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的初始捕获光阱模块包括激光器、隔离器、准直透镜L1、反射镜M1、反射镜M2、透镜L2、透镜L3、反射镜M3、物镜OBJ、分色镜D；

激光器发出激光，即初始捕获光束，经准直透镜L1准直，经反射镜M1、反射镜M2后，经透镜L2、透镜L3扩束，经反射镜M3反射，进入物镜OBJ后，通过分色镜D在样品池内捕获微粒。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的悬浮测量光阱模块包括激光器、分色镜D；

激光器发出高斯光，通过分色镜D在样品池内形成光阱，并稳定捕获微粒，形成对位移、加速度信号具有高灵敏度的单光束悬浮测量光阱。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的样品池内设有密闭腔，密闭腔采用薄片打孔或挖槽工艺，样品池内是液体、空气或真空，最后用盖玻片密封以阻隔气流扰动引入误差。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的位置探测模块依次包括成像透镜L4、CCD。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征是，所述的微粒为尺寸在um到mm量级的光学均匀透明微粒，满足在相应环境中被捕获光稳定捕获，材料是聚苯乙烯或二氧化硅。

7.根据权利要求4所述的装置，其特征是，所述的样品池是光学均匀介质，激光器发出的激光能均匀通过。

8.一种根据权利要求1所述的装置进行高灵敏度光阱测量的方法，其特征是，首先利用初始捕获光阱模块将微粒稳定捕获在光阱平衡点处，再打开悬浮测量光阱光路、同时撤去初始捕获光阱光路，利用悬浮光形成的光阱重新将微粒稳定捕获在光阱平衡点处，用位置探测模块来观察微粒的捕获效果和探测微粒的位移信号。