探测光束焦点偏移对光镊位移检测的影响
光学
2023-11-13 v1 仪器与探测器
摘要
通过分析光镊中捕获光束从粒子散射的光，可实现高分辨率位移检测。在一些需要将捕获与位移检测分离的应用中，可引入探测光束进行独立位移检测。然而，探测光束焦点可能偏离粒子中心，这将影响位移检测的性能。本文利用探测光束从粒子前向散射的光来检测粒子的径向位移。通过仿真与实验，分析了探测光束焦点与粒子中心之间的横向和轴向偏移对位移检测的影响。结果表明，横向偏移会降低检测灵敏度和线性范围，并加剧QPD的x方向信号与y方向信号之间的串扰。轴向偏移也会影响检测灵敏度，最优轴向偏移可显著提高位移检测灵敏度。此外，讨论了粒子半径a、聚光镜数值孔径NAc和物镜数值孔径NAo等系统参数对最优轴向偏移的影响。传统光镊装置与探测光束的结合提供了更灵活的工作点，允许对位移检测的灵敏度和线性范围进行主动调制。该工作对提高光镊位移与力检测的准确性具有重要意义。
引用
@article{arxiv.2311.06088,
title = {Effects of detection-beam focal offset on displacement detection in optical tweezers},
author = {Anni Chen and Hui Luo and Zhijie Chen and Haining Feng and Tengfang Kuang and Hui An and Xiang Han and Wei Xiong and Guangzong Xiao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.06088},
year = {2023}
}
备注
10 pages,11 figures