[發明專利]基于雙光鑷系統的微粒位置探測裝置和精度提高方法

有效

• 申請號: 202010627938.1
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111750778B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 李楠;王霞;胡慧珠;陳杏藩;舒曉武;劉承
• 申請（專利權）人: 浙江大學;之江實驗室
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

1.一種基于雙光鑷系統的微粒位置探測裝置，其特征在于：

包括激光器（S1）、第一激光束（B1）、第一反射鏡（S2）、空間光調制器（S3）、第二激光束（B2）、第三激光束（B3）、第二反射鏡（S4）、第三反射鏡（S5）、第一透鏡（S6）、第二透鏡（S7）、第四反射鏡（S8）、第四激光束（B4）、第五激光束（B5）、高聚焦第一透鏡（S9）、微球（S10）、高聚焦第二透鏡（S11）、第五反射鏡（S14）、第一三軸位移檢測系統（S15）、第六反射鏡（S16）和第二三軸位移檢測系統（S17）；激光器（S1）發出第一激光束（B1），通過第一反射鏡（S2）反射改變空間方向二入射至空間光調制器（S3），空間光調制器（S3）出射光分成相同的兩束光，分別為第二激光束（B2）與第三激光束（B3）；第二激光束（B2）與第三激光束（B3）均依次經過第二反射鏡（S4）與第三反射鏡（S5）反射后調整方向并加大相鄰間距，再經由第一透鏡（S6）與第二透鏡（S7）平行擴束后并調整為兩束平行光，分別為第四激光束（B4）與第五激光束（B5）；第四激光束（B4）與第五激光束（B5）均依次經由第四反射鏡（S8）反射后調整方向入射到高聚焦第一透鏡（S9），并經高聚焦第一透鏡（S9）分別形成豎直向上的兩個相同光阱；第四激光束（B4）形成的光阱捕獲微球（S10），后經由高聚焦第二透鏡（S11）轉換為平行光出射，最后經由第六反射鏡（S16）反射改變方向后入射至第二三軸位移檢測系統（S17）檢測；第五激光束（B5）形成的光阱未捕獲微球（S10），后經由高聚焦第二透鏡（S11）轉換為平行光出射，最后經由第五反射鏡（S14）反射改變方向后入射至第一三軸位移檢測系統（S15）檢測。

2.根據權利要求1所述的一種基于雙光鑷系統的微粒位置探測裝置，其特征在于：所述的第一三軸位移檢測系統（S15）與第二三軸位移檢測系統（S17）原理相同，均包括入射激光（B6）、比例透射第一反射鏡（S18）、第六激光束（B7）、第七激光束（B8）、斜口第一反射鏡（S19）、第七反射鏡（S21）、第八激光束（B9）、第九激光束（B10）、第三透鏡（S20）、第四透鏡（S22）、第一光電平衡探測器（S23）、比例透射第二反射鏡（S24）、第十激光束（B11）、第十一激光束（B12）、斜口第二反射鏡（S25）、第八反射鏡（S27）、第十二激光束（B13）、第十三激光束（B14）、第五透鏡（S26）、第六透鏡（S28）、第二光電平衡探測器（S29）、比例透射第三反射鏡（S30）、第十四激光束（B15）、第十五激光束（B16）、第七透鏡（S32）、第九反射鏡（S33）、第八透鏡（S31）、第三光電平衡探測器（S34）；入射激光（B6）經由比例透射第一反射鏡（S18）發生透射和反射，將入射激光（B6）分成透射的第六激光束（B7）與反射的第七激光束（B8）；第七激光束（B8）再經由斜口第一反射鏡（S19）按區域對半遮擋分割為經過斜口第一反射鏡（S19）反射的第八激光束（B9）與未經過斜口第一反射鏡（S19）的第九激光束（B10）；第八激光束（B9）直接通過第三透鏡（S20）聚焦進入第一光電平衡探測器（S23）的一個探測口，第九激光束（B10）依次經第七反射鏡（S21）反射調整方向、第四透鏡（S22）聚焦后進入第一光電平衡探測器（S23）的另一個探測口，第八激光束（B9）與第九激光束（B10）進入第一光電平衡探測器（S23）后得到Y方向位移信號Yp；

第六激光束（B7）再經由比例透射第二反射鏡（S24）發生透射和反射，將第六激光束（B7）分成反射的第十激光束（B11）與透射的第十一激光束（B12）；第十激光束（B11）再經由斜口第二反射鏡（S25）按區域對半遮擋分割為經過斜口第二反射鏡（S25）反射的第十三激光束（B14）與未經過斜口第二反射鏡（S25）的第十二激光束（B13）；第十二激光束（B13）直接通過第五透鏡（S26）聚焦進入第二光電平衡探測器（S29）的一個探測口，第十三激光束（B14）依次經第八反射鏡（S27）調整方向、第六透鏡（S28）聚焦后進入第二光電平衡探測器（S29）的另一個探測口，第十二激光束（B13）與第十三激光束（B14）進入第二光電平衡探測器（S29）后得到X方向位移信號Xp；第十一激光束（B12）經由比例透射第三反射鏡（S30）發生透射和反射，將第十一激光束（B12）分成透射的第十四激光束（B15）與反射的第十五激光束（B16）；第十四激光束（B15）直接通過第八透鏡（S31）聚焦進入第三光電平衡探測器（S34）的一個探測口，第十五激光束（B16）先經第七透鏡（S32）形成先聚焦再擴束的光束，再經由第九反射鏡（S33）反射后進入第三光電平衡探測器（S34）的另一個探測口，第九反射鏡（S33）沿光路位于第七透鏡（S32）的焦點和第七透鏡（S32）之間，第三光電平衡探測器（S34）沿光路位于第七透鏡（S32）的焦點外；當微球（S10）沿著Z軸方向運動時，第十五激光束（B16）進入第三光電平衡探測器（S34）探測口的激光截面積與Z軸位移成等比例變化，第十四激光束（B15）與第十五激光束（B16）進入第三光電平衡探測器（S34）得到Z方向位移信號Zp。