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多光束光阱剛度標(biāo)定裝置及其方法

文檔序號:5956665閱讀:213來源:國知局
專利名稱:多光束光阱剛度標(biāo)定裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于慣性導(dǎo)航系統(tǒng)領(lǐng)域,具體涉及一種多光束光阱剛度標(biāo)定裝置及其方法。
背景技術(shù)
加速度計(jì)的剛度是表征加速度性能的一個(gè)重要指標(biāo)。多光束光阱具有很低的剛度,一般采用拖曳法或利用布朗運(yùn)動來標(biāo)定光阱的剛度。布朗運(yùn)動法易受外界擾動的影響;拖曳法需要位置探測器具有很高的時(shí)間分辨率和空間分辨率;采用殘余重力法標(biāo)定光阱剛度既不易受外界干擾,并且使用普通的CCD即可實(shí)現(xiàn)光阱剛度的標(biāo)定。

發(fā)明內(nèi)容
·
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種多光束光阱剛度標(biāo)定裝置及其方法。多光束光阱剛度標(biāo)定裝置包括分度臺、光纖光阱系統(tǒng)的基片、被捕獲的微粒、隔離器、激光器;分度臺上設(shè)有光纖光阱系統(tǒng)的基片,光纖光阱系統(tǒng)的基片上載有待被捕獲的微粒,兩激光器發(fā)出的激光經(jīng)隔離器通過光纖與由光纖光阱系統(tǒng)的基片固定相對的光纖相連;最后照射到待被捕獲的微粒上,產(chǎn)生光阱。所述的光纖光阱系統(tǒng)的基片、隔離器、激光器由光纖連接組成光纖光阱系統(tǒng);所述的光纖光阱系統(tǒng)的基片上的中心設(shè)有一個(gè)“十”字型凹槽,并固定有相互垂直相對的兩組光纖構(gòu)成光纖光阱系統(tǒng)的基片。多光束光講剛度標(biāo)定方法是將待被捕獲的微粒置于液體中,液體的密度小于微粒的密度,通過光阱將被捕獲的微粒捕獲在一個(gè)穩(wěn)定的位置,當(dāng)光纖光阱系統(tǒng)的基片有一個(gè)傾角的變化時(shí),被捕獲的微粒在傾角的方向受到殘余重力的影響和發(fā)生位移,再次平衡時(shí),光阱力與殘余重力平衡;由于光阱力在一個(gè)小范圍內(nèi)是線性的,通過測量不同傾角下微粒的位移,標(biāo)定出光阱的剛度;
多光束光阱剛度的標(biāo)定的具體步驟如下
步驟一、裝配好光纖光阱系統(tǒng),將光纖光阱系統(tǒng)的基片固定于分度臺I上,在“十”字型凹槽中滴入液體,置于顯微鏡下觀察,使得可以清晰的看到“十”字型凹槽中心;
步驟二、將待被獲微粒滴入光纖光阱系統(tǒng)基片的“十”字凹槽中,打開激光,確認(rèn)待被捕獲微粒被光束捕獲;
步驟三、打開顯微鏡的錄像,錄制5分鐘的視頻;將分度臺轉(zhuǎn)動角度 ,再錄制5分鐘的視頻;
步驟四、采用視頻處理的方法,處理步驟三得到的視頻,得出分度臺轉(zhuǎn)動前后微粒相對于光纖端面的位移。所述的光纖光阱系統(tǒng)采用雙光束光阱或四光束光阱。所述被捕獲微粒為聚苯乙烯微粒、碳化硅或二氧化硅微粒。所述的溶液為去離子水、KOH溶液或NaCl溶液。
本發(fā)明采用殘余重力的方法,為多光束光阱提供微小的外力,通過測量平衡位置的位移和殘余重力的大小,標(biāo)定光阱的剛度。多光束光阱具有靈敏度高,剛度小的特點(diǎn),其
剛度可以達(dá)到10"" ,傳統(tǒng)的測量剛度的方法不再適用于這種加速度計(jì)剛度的標(biāo)定。該
方法適用于標(biāo)定由激光的散射力和梯度力所產(chǎn)生的光阱的剛度。


圖I是多光束光阱剛度標(biāo)定裝置結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明的光纖光阱系統(tǒng)的基片結(jié)構(gòu)示意 圖3是多光束光阱剛度標(biāo)定原理圖。
具體實(shí)施例方式如圖1、2所示,多光束光阱剛度標(biāo)定裝置包括分度臺I、光纖光阱系統(tǒng)的基片2、被捕獲的微粒3、隔離器4、激光器5 ;分度臺I上設(shè)有光纖光阱系統(tǒng)的基片2,光纖光阱系統(tǒng)的基片2上載有待被捕獲的微粒3,兩激光器5發(fā)出的激光經(jīng)隔離器4通過光纖與由光纖光講系統(tǒng)的基片2固定相對的光纖相連;最后照射到待被捕獲的微粒3上,產(chǎn)生光阱。所述的光纖光阱系統(tǒng)的基片2、隔離器4、激光器5由光纖連接組成光纖光阱系統(tǒng);所述的光纖光阱系統(tǒng)的基片2上的中心設(shè)有一個(gè)“十”字型凹槽,并固定有相互垂直相對的兩組光纖構(gòu)成光纖光阱系統(tǒng)的基片。多光束光阱剛度標(biāo)定方法是將待被捕獲的微粒3置于液體中,液體的密度小于微粒的密度,通過光阱將被捕獲的微粒3捕獲在一個(gè)穩(wěn)定的位置,當(dāng)光纖光阱系統(tǒng)的基片2有一個(gè)傾角的變化時(shí),被捕獲的微粒3在傾角的方向受到殘余重力的影響和發(fā)生位移,再次平衡時(shí),光阱力與殘余重力平衡;由于光阱力在一個(gè)小范圍內(nèi)是線性的,通過測量不同傾角下微粒的位移,標(biāo)定出光阱的剛度;
多光束光阱剛度的標(biāo)定的具體步驟如下
步驟一、裝配好光纖光阱系統(tǒng),將光纖光阱系統(tǒng)的基片2固定于分度臺I上,在“十”字型凹槽中滴入液體,置于顯微鏡下觀察,使得可以清晰的看到“十”字型凹槽中心;
步驟二、將待被獲微粒3滴入光纖光阱系統(tǒng)基片的“十”字凹槽中,打開激光5,確認(rèn)待被捕獲微粒3被光束捕獲;
步驟三、打開顯微鏡的錄像,錄制5分鐘的視頻;將分度臺I轉(zhuǎn)動角度α,再錄制5分鐘的視頻;
步驟四、采用視頻處理的方法,處理步驟三得到的視頻,得出分度臺I轉(zhuǎn)動前后微粒相對于光纖端面的位移。所述的光纖光阱系統(tǒng)采用雙光束光阱或四光束光阱。所述被捕獲微粒3為聚苯乙烯微粒、碳化硅或二氧化硅微粒。所述的溶液為去離子水、KOH溶液或NaCl溶液。利用本發(fā)明標(biāo)定多光束光阱剛度的原理如下
如圖3所示,初始基片與豎直方向垂直;粒子由于浸沒在液體中中,僅剩O. 05的殘余重
力。當(dāng)轉(zhuǎn)過角度α,殘余重力在軸向的分力為0.05.%g_sin£i,粒子穩(wěn)定時(shí),在軸向滿足
權(quán)利要求
1.一種多光束光阱剛度標(biāo)定裝置,其特征在于包括分度臺(I)、光纖光阱系統(tǒng)的基片(2)、被捕獲的微粒(3)、隔離器(4)、激光器(5);分度臺(I)上設(shè)有光纖光阱系統(tǒng)的基片(2),光纖光講系統(tǒng)的基片(2)上載有待被捕獲的微粒(3),兩激光器(5)發(fā)出的激光經(jīng)隔離器(4)通過光纖與由光纖光阱系統(tǒng)的基片(2)固定相對的光纖相連;最后照射到待被捕獲的微粒(3)上,產(chǎn)生光阱。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種多光束光阱剛度標(biāo)定裝置,其特征在于所述的光纖光阱系統(tǒng)的基片(2)、隔離器(4)、激光器(5)由光纖連接組成光纖光阱系統(tǒng);所述的光纖光阱系統(tǒng)的基片(2)上的中心設(shè)有一個(gè)“十”字型凹槽,并固定有相互垂直相對的兩組光纖構(gòu)成光纖光阱系統(tǒng)的基片。
3.一種使用如權(quán)利要求I或2所述裝置的多光束光阱剛度標(biāo)定方法,其特征在于將待被捕獲的微粒(3)置于液體中,液體的密度小于微粒的密度,通過光阱將被捕獲的微粒(3)捕獲在一個(gè)穩(wěn)定的位置,當(dāng)光纖光阱系統(tǒng)的基片(2)有一個(gè)傾角的變化時(shí),被捕獲的微粒(3)在傾角的方向受到殘余重力的影響和發(fā)生位移,再次平衡時(shí),光阱力與殘余重力平衡;由于光阱力在一個(gè)小范圍內(nèi)是線性的,通過測量不同傾角下微粒的位移,標(biāo)定出光阱的剛度; 多光束光阱剛度的標(biāo)定的具體步驟如下 步驟一、裝配好光纖光阱系統(tǒng),將光纖光阱系統(tǒng)的基片(2)固定于分度臺(I)上,在“十”字型凹槽中滴入液體,置于顯微鏡下觀察,使得可以清晰的看到“十”字型凹槽中心;步驟二、將待被獲微粒(3)滴入光纖光阱系統(tǒng)基片的“十”字凹槽中,打開激光(5),確認(rèn)待被捕獲微粒(3)被光束捕獲; 步驟三、打開顯微鏡的錄像,錄制5分鐘的視頻;將分度臺(I)轉(zhuǎn)動角度,再錄制5分鐘的視頻; 步驟四、采用視頻處理的方法,處理步驟三得到的視頻,得出分度臺I轉(zhuǎn)動前后微粒相對于光纖端面的位移。
4.如權(quán)利要求I所述的一種多光束光講剛度標(biāo)定方法,其特征在于所述的光纖光講系統(tǒng)采用雙光束光阱或四光束光阱。
5.如權(quán)利要求I所述的一種多光束光講剛度標(biāo)定方法,其特征在于所述被捕獲微粒(3)為聚苯乙烯微粒、碳化硅或二氧化硅微粒。
6.如權(quán)利要求I所述的一種多光束光講剛度標(biāo)定方法,其特征在于所述的溶液為去離子水、KOH溶液或NaCl溶液。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多光束光阱剛度標(biāo)定裝置及其方法。它包括分度臺、光纖光阱系統(tǒng)的基片、被捕獲的微粒、隔離器、激光器;分度臺上設(shè)有光纖光阱系統(tǒng)的基片,光纖光阱系統(tǒng)的基片上載有待被捕獲的微粒,兩激光器發(fā)出的激光經(jīng)隔離器通過光纖與由光纖光阱系統(tǒng)的基片固定相對的光纖相連;最后照射到待被捕獲的微粒上,產(chǎn)生光阱。本發(fā)明采用殘余重力的方法,為多光束光阱提供微小的外力,通過測量平衡位置的位移和殘余重力的大小,標(biāo)定光阱的剛度。多光束光阱具有靈敏度高,剛度小的特點(diǎn),其剛度可以達(dá)到,傳統(tǒng)的測量剛度的方法不再適用于這種加速度計(jì)剛度的標(biāo)定。該方法適用于標(biāo)定由激光的散射力和梯度力所產(chǎn)生的光阱的剛度。
文檔編號G01P21/00GK102841219SQ20121032284
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月4日
發(fā)明者胡慧珠, 張威, 鐵敏強(qiáng), 繆立軍 申請人:浙江大學(xué)
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