1 东北石油大学电气信息工程学院，黑龙江 大庆 163318
2 大庆油田信息技术公司，黑龙江 大庆 163453
提出一种基于电流调制的新型单光纤光镊。通过将经电流调制的980 nm激光注入单模光纤，光纤探头的输出功率发生周期性变化，实现了对粒子运动距离和运动速度的可控式操纵。此外，通过调整盖玻片的倾斜角度改变溶液蒸发力的大小，实现了对粒子的稳定捕获。在构建平面锥形纤维探针的基础上，搭建仿真模型，分析粒子的受力情况，并进行实验验证。实验结果表明，通过对激光器的驱动电流进行调制，可以操纵聚苯乙烯小球实现长达22.76的粒子运输，且粒子的运动速度与激光器的调制电流有关，实验结果得到了数值模拟的支持。所提方法使得粒子捕获点的可变式调节和粒子的长距离轴向可控式运输成为可能。
光纤光镊 电流调制 粒子捕获与操纵 生物传感 光学学报
2023, 43(14): 1406003
东北石油大学电气信息工程学院，黑龙江 大庆 163318
微粒运输和定向操纵在生物领域和医学新技术方面有着广阔的应用前景。设计了一种鳍豚形光纤光镊结构，其结合高阶LP21模式实现了光纤传送带功能。通过将650 nm光源输入155 nm单模光纤中激发高能量比的LP21模式，增强了光纤侧边缘的光场强度。在较低光功率的情况下，将聚苯乙烯微粒（5 μm）捕获在光纤周围侧边缘处，并且沿光纤边缘将其运输至尖端处，最终以粒子枪形式将微粒弹射出去。应用有限元法仿真了鳍豚形光纤探针的光场强度分布，分析了微粒在光纤上的受力情况，并在不同光功率下与普通锥形光纤进行了对比实验，验证了该结构的优越性。该方法设备简单，为光纤操纵提供了新的可能。
光纤光学 微粒运输 定向操纵 鳍豚形光纤 LP21模式
Author Affiliations
Abstract
1 College of Electrical and Information Engineering, Northeast Petroleum University, Daqing 163318, China
2 The Third Oil Production Plant of Daqing Oilfield Co., Daqing 163113, China
We present and demonstrate a multifunctional single-fiber optical tweezer for particle trapping and transport. The fiber probe of fiber optical tweezers is constructed as a planar structure. Laser sources with wavelengths of 650 nm and 980 nm in a single-mode fiber excite the linearly polarized mode and mode beams, respectively. These two laser beams can achieve non-contact trapping and long-distance transport of particles after passing through a flat-facet fiber probe, respectively. This structure makes it possible to perform non-contact trapping and transport of particles by combining multiple wavelengths and multiple modes.
fiber optical tweezers particles optical trapping optical transportation Chinese Optics Letters
2022, 20(12): 121201
东北石油大学 电气信息工程学院, 黑龙江 大庆 163000
基于自混合散斑干涉的转速测量,提出一种新型的转速测量方法。激光自混合散斑系统作为测量和参考光, 利用自混合散斑信号的频谱来提取物体运动时自混合散斑信号发生的频移, 实现转速的测量。利用F-P腔及快速傅里叶变换对理论进行分析及实验验证, 实验结果表明方法可以精确的实现测量转速, 误差在2%以内。
自混合 散斑 快速傅里叶变换 频谱 测速 self-mixing speckle FFT spectrum velocity
东北石油大学 电气信息工程学院, 黑龙江 大庆 163318
在基于激光自混合干涉的理论上, 提出了一种利用二次反馈激光自混合干涉的新型测距方法。利用三角波电流对半导体激光器进行调制, 得到一次反馈自混合干涉信号。通过对信号分析可知, 当半导体激光器被调制后, 会产生一系列的模跳, 模跳的数量与绝对距离成正比。通过计算在一个三角波电流调制周期内模跳的数量, 就可以求出绝对距离。利用多重激光自混合的概念, 提出该种新型测距方法。建立了距离测量系统, 进行了实验验证。实验结果表明: 由于步长分辨率精度的提高, 测距精度明显提高。
多重自混合干涉 三角波电流调制 绝对距离 multiple self-mixing interferometry triangular current modulation absolute distance
