【技术实现步骤摘要】
一种利用光阱测量微粒光吸收特性的方法及装置
本专利技术涉及一种利用光阱测量微粒光吸收特性的方法及装置，应用于光学工程领域的光阱测量，尤其是利用光学悬浮进行精密测量的光阱测量装置及其测量方法。
技术介绍
光阱系统利用聚焦的激光光束捕获并稳定悬浮微粒，可用于高灵敏度的加速度和弱力测量。为了提高光阱系统的测量灵敏度，需要在真空环境中稳定悬浮微粒；环境真空度越高，系统的测量灵敏度越高。光阱系统通常采用吸收率较低的微粒样品，这样可以降低微粒对捕获光束的热吸收。当微粒样品的品质不佳、包含吸收率较高的杂质时，微粒由于热吸收发生升温。在常温常压环境中，微粒可与周围气体分子通过碰撞保持热平衡；在高真空环境中，由于缺少气体分子的热交换，在长时间的热吸热作用下，即使捕获光的光功率很微弱，微粒也会迅速升温，甚至发生融化现象。高温条件下微粒的物理特性发生变化，例如二氧化硅微粒因熔融蒸发导致的质量减小和晶体结构的变化，为精密测量带来难以消除的系统误差，不利于长时间的稳定测量。通过测量微粒的光吸收特性可以对高真空环境下的热吸收进行预测，也能筛选出...
【技术保护点】
1.一种利用光阱测量微粒光吸收特性的方法，其特征在于：利用光阱稳定悬浮待测微粒，然后对捕获势阱中的待测微粒施加一束激发光束和一束探测光束，利用探测器收集经过微粒之后的探测光束；待测微粒吸收激发光束被瞬间加热，产生热透镜效应，对探测光束的折射发生变化，从而改变探测器上接收到的热光信号；根据热光信号的变化解算出待测微粒对激发光束的光吸收特性。/n
【技术特征摘要】
1.一种利用光阱测量微粒光吸收特性的方法，其特征在于：利用光阱稳定悬浮待测微粒，然后对捕获势阱中的待测微粒施加一束激发光束和一束探测光束，利用探测器收集经过微粒之后的探测光束；待测微粒吸收激发光束被瞬间加热，产生热透镜效应，对探测光束的折射发生变化，从而改变探测器上接收到的热光信号；根据热光信号的变化解算出待测微粒对激发光束的光吸收特性。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的热光信号的变化与待测微粒在特定激发光束波长下的热光系数成正比，在一定波段内改变激发光束的波长，重复测量过程，得到待测微粒在该波段内的光吸收特性谱。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的激发光束为红外波段的脉冲光，脉冲宽度为纳秒量级，所述的红外波段涵盖近红外波段和中红外波段，所述的探测光束为稳定的单模连续输出可见光。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当没有激发光束作用时，探测光束在探测器探测面上的光强分布为高斯分布；当激发光束作用时，待测微粒产生热膨胀，对探测光束的折射率发生变化，改变探测光束的传播方向，使探测器探测面上的光强分布发生变化。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的热光信号的变化与待测微粒的光吸收特性相关，表示为
其中，为吸收截面，为分子数密度，为导热系数，为热容，为折射率，为温度，代表了热光系数，为脉冲激发光束的光功率，为探测光束的光功率。
6.一种采用如权利要求1所述的方法测量微粒光吸收特性的装置，其特征在于：包括捕获光阱模块、激发探测模块和控制模块；捕获光阱模块用来稳定捕获微粒，激发探测模块用来产生并探测热光信号，控制模块用来收集并处理热光信号，得到待测微粒的光吸收特性谱。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述的捕获光阱模块包括第一激光器（1）、第一准直透镜（2）、第二准直透镜（3）、第一分束镜（4）、第一反射镜（5）、第二反射镜（6）、第三反射镜（7）、第一汇聚透镜（8）、第二汇聚透镜（9）、待测微粒（10）；
所述的第一激光器（1）出射捕获激光，经过第一准直透镜（2）和第二准直透镜（3）的准直后，被第一分束镜（4）分成两路光束A和B；光束A依次经过第一反射镜（5）、第二反射镜（6）和第一汇聚透镜（...
【专利技术属性】
技术研发人员：李楠，傅振海，胡慧珠，陈杏藩，高晓文，刘承，
申请(专利权)人：浙江大学，之江实验室，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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