1 中国科学技术大学,理学院,安徽,合肥,230026
2 中国科学技术大学,信息学院,安徽,合肥,230026
提出了运用BP神经网络法对光镊力的测量和标定进行非线性修正.针对BP算法收敛慢的缺点,采用LM算法改进BP神经网络算法.结合常用的流体力学法进行了实验研究,证实了所提出的方法使光镊力的测量范围扩大了30%.与多项式拟合方法相比,该方法的精度更高.研究结果表明,采用神经网络算法在不需增加或更换实验设备的前提下,可以有效地提高光镊系统的性能指标.
光镊 BP神经网络 非线性修正
1 中国科学技术大学物理系, 安徽 合肥 230026
2 中国科学技术大学天体与应用物理系实验中心, 安徽 合肥 230026
分析了基于偏振光分量强度测量来确定波片参数的方法,指出这类方法在任意波片的测量上存在的不确定性。分析表明,波片相位延迟量与光强测量值之间存在多值函数关系,因而无法仅由线偏振分量光强测量值来确定波片相位延迟量的真正值,包括无法得到波片的级次及快轴方向。提出了把迈克耳孙干涉仪白光干涉的特征性彩虹条纹作为零光程差的定位参考标志,从而可以对光程差进行绝对测量,可以确切测量波片真正的相位延迟量和快轴方向。利用此方法对商用1/4波片进行了测量,实验结果表明所提出的迈克耳孙干涉仪零光程差法是行之有效的。最后还初步分析了色散对测量的影响,讨论了本方法适用的波片范围。
测量 迈克耳孙干涉仪 波片 相位延迟 快轴
1 中国科学技术大学物理系,安徽合肥,230026
2 合肥微尺度物质科学国家实验室,安徽合肥,230026
本文利用光线光学模型,对使用高数值孔径的油浸物镜时,由于折射率的不匹配引起球差,导致光阱捕获力下降的物理原因进行了分析,引进了数值孔径利用率这一参数,并给出了具体计算公式.进而在不同条件下进行了数值计算,给出了数值孔径的利用率与光阱纵向刚度系数的依赖关系.
光镊 RO模型 数值孔径利用率
合肥微尺度物质科学国家实验室/中国科学技术大学物理系,安徽合肥,230026
利用光镊技术对一组质量百分比含量不同的乙醇水溶液在30oC 下的黏度进行了测量,其结果与理论估算的一致,二者之间的偏差为10%左右;此外,得到的黏度随乙醇含量的变化规律与20oC 、40oC 时的相同.验证了基于光镊非接触操控方法在易挥发液体及其混合溶液黏度测量的实用价值.
光镊 非接触法 布朗运动 黏滞系数
中国科学技术大学物理系 合肥微尺度物质科学国家实验室, 安徽 合肥 230026
提出了一种利用光镊技术测量液相体系内微区温度的方法,它借助光镊将微小粒子控制在液体中的确定位置处,观测粒子在其中的布朗运动,并由此确定该处的温度。用该方法测量了纯水和一组不同浓度的乙醇水溶液的微区温度,其结果与通常所用测温方法一致,证明了本方法的可行性。进一步分析了该方法的测量精度,得到空间分辨率为10 μm×10 μm×5 μm,时间分辨率有望达到2 s。该方法解决了光镊技术在实际应用中经常需要对体系温度进行微区实时监测的困难。
测量 温度 微区 光镊 布朗运动 黏滞度
1 合肥微尺度物质科学国家实验室, 安徽 合肥 230026
2 中国科学技术大学物理系,安徽 合肥 230026
提出了用双光阱法测量光阱外缘区力场的方法,建立了双光阱实验装置,其特点是利用一个光阱作为标尺完整测量待测光阱外缘区横向力场分布,测量空间分辨率为10 nm。结合流体力学方法,从实验上给出了完整的光阱横向力场分布。光阱横向力场分布的实验结果与理论计算相符合,对实验结果与理论值存在的差异也进行了分析和讨论,指出了除已有的理论计算采用的几何光学近似模型与实验条件有差别外,粒子在实验过程中伴随的轴向位移也是造成这种差异的主要原因。
几何光学 光阱 双光阱法 力场分布 轴向位移
中国科学技术大学物理系, 安徽 合肥 230026
从理论上分析了偏振光束与双折射晶体粒子的相互作用过程,讨论了由于光束自旋角动量向晶体粒子的传递所导致的光致旋转效应的原理,并在纳米光镊装置上利用线偏振He-Ne激光器(633 nm,10 mW)形成了光镊光阱,利用1/4波片来改变光镊光束的偏振状态,在不同的椭圆偏振状态下实现了直径约为几微米的CaCO3晶体微粒的捕获和光致转动。同时利用CCD相机和四像限探测器(QD)测量了粒子光致旋转的转动频率,研究了粒子的旋转频率随激光功率的变化关系。结合实验结果从理论上详细讨论了粒子自身的性质,如厚度、半径和晶体粒子的光轴取向等因素对粒子光致旋转转动速度与激光功率关系的影响。
激光光学 光致旋转 光镊 自旋角动量 偏振光 双折射
1 合肥微尺度物质科学国家实验室，安徽 合肥 230026
2 中国科技大学物理系，安徽 合肥 230026
作为力探针的光阱有两个重要参数,在垂直光束轴的横向上的刚度和逃逸力。对它们的标定精度直接影响到光阱测力的精度。利用信息熵方法,研究了基于流体力学法标定的光阱刚度和光阱逃逸力。结果表明,光阱中的小球在不同横向速度的水流作用下,不仅有横向位移,而且有不同的轴向位移,即所标定的光阱刚度不是同一水平面的光阱刚度,而是一定轴向范围内的平均横向刚度。这是流体力学法标定光阱横向刚度的主要误差来源之一。在逃逸速度下小球从光阱中沿轴向向上逃逸,所以这样测得的“代表光阱的捕获能力的参数——光阱逃逸力”只是在轴向逃逸的临界条件下的横向光阱力(等于此时的横向粘滞力),小于最大横向阱力。
1 中国科学技术大学选键化学开放实验室, 安徽 合肥 230026
2 中国科学技术大学物理系, 安徽 合肥 230026
对微小力的测量是光镊系统的重要功能。主要研究了进行微小力测量时所需的重要参数――光阱刚度与实验条件的依赖关系。在以He-Ne激光器为光源的光镊系统中,得到了光阱刚度随着阱位距离样品池底面高度的提升而减小,随着被捕获小球直径的增加而减小,以及光阱刚度与激光功率具有线性的依赖关系等经验规律,并作了定性的讨论。最后给出了该系统所能达到的测力精度和测力范围。
测量与计量 光镊 光阱刚度 飞牛顿/皮牛顿力
1 中国科学技术大学选键化学开放实验室,安徽 合肥 230026
2 中国科学技术大学物理系,安徽 合肥 230026
光镊系统可以实现微米粒子的纳米精度位移测量,对该测量装置和方法及各种误差来源进行了分析。着重讨论了动态图像分析法,包括灰度重心法和新发展的幂次重心法、二次曲线拟合法。提出了一种对图像分析法进行评估的数值模拟方法,对这三种算法引起的误差进行了数值模拟。结果表明,方法误差与随机噪声的性质有关
光电子学 纳米位移 光镊 皮牛顿力 数据处理 测量误差
