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公开(公告)号：CN114414043A
公开(公告)日：2022-04-29
申请号：CN202111590873.9
申请日：2021-12-23
Applicant: 之江实验室
Abstract: 本发明公开了一种基于光镊与电场力测量光场强度分布的装置及方法。本发明利用光镊悬浮纳米微粒，将微粒置于待测光场中，对其施加电场，标定纳米微粒参数，并通过调控不同电场力大小得到纳米微粒偏离光镊光阱中心位移的关系。由于纳米微粒尺寸远小于待测光场的波长，因此其置于待测光场时发生瑞利散射，其散射光光强与纳米微粒所在待测光场位置的光场强度成正比，利用光电探测器采集纳米微粒的散射光信号，通过计算得到该位置的光场强度，施加不同方向和大小的电场力改变纳米微粒在待测光场中的位置，采集不同位置的散射光信号，即可实现光场强度分布的测量。本发明的测量装置及方法能够提供更高的空间分辨率和测量精度。
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公开(公告)号：CN113654460A
公开(公告)日：2021-11-16
申请号：CN202110890070.9
申请日：2021-08-04
IPC: G01B11/00
Abstract: 本发明公开一种适用于光镊系统位置探测的差分四象限光电探测器，包括两个型号相同的四象限光电二极管、电流差分模块和低噪声高带宽的跨阻放大模块。电流差分模块对两个四象限光电二极管相同象限产生的光电流做差分运算，减去共模信号；跨阻放大模块将电流差分模块输出的电流差值转换为电压信号，并放大后作为最终输出。本发明通过电流差分运算消除光镊系统中捕获光造成的大分量共模电流并进一步降低光源的RIN噪声，单级跨阻放大即可实现高转换增益，从而提高系统的信噪比，适用于光镊系统的位置探测。并且本发明可替代多个单通道平衡探测器，简化光路，具有集成度高、低成本的优点。
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公开(公告)号：CN117665404A
公开(公告)日：2024-03-08
申请号：CN202311348043.4
申请日：2023-10-17
Applicant: 之江实验室
IPC: G01R29/08
Abstract: 本申请提供一种电场强度测量装置及其测量方法。该装置包括光纤激光器、光纤分束器、第一支路、第二支路、信号处理器及放电模块。光纤激光器通过光纤与光纤分束器连接，光纤分束器通过光纤分别与第一支路和第二支路连接。光纤分束器用于将光纤激光器出射的激光分成两路，分别进入到第一支路和第二支路。第一支路包括用于探测参考光的第一探测模块，第二支路包括光阱捕获模块及第二探测模块，光阱捕获模块用于形成光阱捕获微粒，第二探测模块用于探测捕获光场经过微粒形成的散射光。放电模块用于调节微粒的电荷量。信号处理器基于第一探测模块的探测信号和第二探测模块的探测信号来确定微粒所处位置的电场强度。
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公开(公告)号：CN113848382B
公开(公告)日：2023-12-19
申请号：CN202111043115.5
申请日：2021-09-07
Abstract: 本发明公开了一种基于电场力激励的频率特性测试方法及光镊系统。方法步骤为：对光镊系统施加正弦电压，若微纳粒子运动，则微纳粒子带电；若微纳粒子不动，则用空气电离法使微纳粒子带电，带电的微纳粒子产生位移，获取输入幅度和输入相位；对带电微纳粒子施加不同频率的正弦电场，获取多个输出幅度和输出相位，计算多个归一化幅频响应值及相频响应值并绘制曲线，得出幅频响应特征和相频响应特征，进而测试出光镊系统的频率特性；光镊系统中的对射双光束通过两个聚焦透镜会聚形成光阱，光阱(56)对比文件Shenghua Xua等.On the aggregationkinetics of two particles trapped in anoptical tweezers.Colloids and Surfaces A:Physicochem.2005,159-163.Xingfan Chen等.Displacement DetectionDecoupling in Counter-Propagating Dual-Beams Optical Tweezers with Large-SizedParticle.Sensors.2020,1-14.Zhenhai Fu等.Launch and capture of asingle particle in a pulse-laser-assisteddual-beam fiber-optic trap.OpticsCommunications.2018,103-109.
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公开(公告)号：CN115223430B
公开(公告)日：2022-12-16
申请号：CN202211138122.8
申请日：2022-09-19
IPC: G09B23/22
Abstract: 本发明公开一种基于悬浮纳米微粒的真空光镊实验教学装置，该装置包括捕获光路模块、真空系统模块、探测光路模块、信号处理及采集模块、电场电极模块、算法显示模块、摄像模块。该装置可以实现在常压下实现悬浮纳米微粒的稳定捕获及观测，可调节微粒所处的气压状态，实现微粒的电场调控，实现悬浮纳米微粒的高时空信号探测，实时采集及处理显示悬浮纳米微粒的各项参数，能够可满足不同层次的实验操作者进行实验调试、实验验证、数据采集。同时，该装置集成度高、便于移动，光路直观，操作便捷，系统集成度高、可拓展性强。实验内容超前新颖，满足真空光镊实验教学及科研的需求。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN115223430A
公开(公告)日：2022-10-21
申请号：CN202211138122.8
申请日：2022-09-19
IPC: G09B23/22
Abstract: 本发明公开一种基于悬浮纳米微粒的真空光镊实验教学装置，该装置包括捕获光路模块、真空系统模块、探测光路模块、信号处理及采集模块、电场电极模块、算法显示模块、摄像模块。该装置可以实现在常压下实现悬浮纳米微粒的稳定捕获及观测，可调节微粒所处的气压状态，实现微粒的电场调控，实现悬浮纳米微粒的高时空信号探测，实时采集及处理显示悬浮纳米微粒的各项参数，能够可满足不同层次的实验操作者进行实验调试、实验验证、数据采集。同时，该装置集成度高、便于移动，光路直观，操作便捷，系统集成度高、可拓展性强。实验内容超前新颖，满足真空光镊实验教学及科研的需求。
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公开(公告)号：CN114826851A
公开(公告)日：2022-07-29
申请号：CN202210732153.X
申请日：2022-06-27
Abstract: 本发明公开了一种基于悬浮微粒的信号通讯方法和装置。方法步骤如下：1）制备微粒悬浮状态；2）调控与测量悬浮微粒带电量；3）校准悬浮微粒电磁响应特性；4）施加电磁通讯信号；5）获取与解调电磁通讯信号。装置，包括悬浮捕获模块、电荷测控模块、电磁响应校准模块和通讯信号探测与解调模块；电磁响应校准模块用于提前获取悬浮微粒的必要先验信息，测量悬浮微粒的基底噪声和频域的电磁响应传递函数；通讯信号探测与解调模块用于恢复外部的电磁响应信号，并解调出信号的码元信息。针对现有的无线通讯系统所用的天线体积庞大、接收灵敏度偏低的问题，本发明至少具备两个方面的优势：一是悬浮微粒的体积更小，二是系统具有更高的接收灵敏度。
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公开(公告)号：CN114646813A
公开(公告)日：2022-06-21
申请号：CN202210517981.1
申请日：2022-05-13
Abstract: 本发明公开一种光电二极管结电容测量装置及方法，包括待测光电二极管、可调偏置电压模块、跨阻放大模块、锁相放大器以及上位机模块。避光条件下，待测光电二极管一端与可调偏置电压模块相连，一端与跨阻放大模块的反相输入端相连，锁相放大器输出扫频信号接入跨阻放大模块的正相输入端作为激励信号，并采集跨阻放大模块的输出信号上传给上位机，上位机根据系统响应函数拟合出待测光电二极管的结电容。本发明可以间接测量出不同偏置电压下的光电二极管结电容，拟合均方误差仅为10‑4量级，具有测量步骤简单，精度高的优点，适用于光电二极管挑选、提高参数一致性等应用，能够提升平衡探测器的共模抑制比。
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公开(公告)号：CN113804606A
公开(公告)日：2021-12-17
申请号：CN202110990298.5
申请日：2021-08-26
IPC: G01N15/10
Abstract: 本发明公开了一种基于电场校准的悬浮光阱纳米粒子质量测量方法。在高真空度下，利用幅值锁定方法得到光阱的非线性校准系数，进而通过位移信号测量获得光阱中球形纳米粒子的质量，校准由电场驱动测量方法测得的质量，得到有效的驱动交流电场后利用驱动电场测量方法计算抽真空过程中的球形纳米粒子质量。本发明解决了常见质量测量方法存在的缺陷，通过驱动电场的校准实现精确测量光阱中悬浮微粒的质量，一方面可以提高了悬浮光力学力学指标测量精度和过程中质量测量，并且提供了一种微纳尺度电场量表征的手段。
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公开(公告)号：CN113654460B
公开(公告)日：2023-09-19
申请号：CN202110890070.9
申请日：2021-08-04
IPC: G01B11/00
Abstract: 本发明公开一种适用于光镊系统位置探测的差分四象限光电探测器，包括两个型号相同的四象限光电二极管、电流差分模块和低噪声高带宽的跨阻放大模块。电流差分模块对两个四象限光电二极管相同象限产生的光电流做差分运算，减去共模信号；跨阻放大模块将电流差分模块输出的电流差值转换为电压信号，并放大后作为最终输出。本发明通过电流差分运算消除光镊系统中捕获光造成的大分量共模电流并进一步降低光源的RIN噪声，单级跨阻放大即可实现高转换增益，从而提高系统的信噪比，适用于光镊系统的位置探测。并且本发明可替代多个单通道平衡探测器，简化光路，具有集成度高、低成本的优点。
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