微球阵列的光悬浮

悬浮光力学系统正迅速成为对飞克至纳克质量范围内粒子所受力和加速度进行精密传感的主导工具。这些系统实现了对传感器质心运动、转动自由度和电荷态的高度控制。对于许多传感应用，将这些技术扩展到传感器阵列可实现相关噪声源的抑制，并提高对单个粒子难以探测的稀有或微弱相互作用的灵敏度。本文展示了在真空中捕获无缺陷的二维微球阵列（超过25个微球）的技术。这些技术提供了对每个微球光学势的独立控制。通过基于相机的成像实现了阵列中所有微球运动的同步成像，优化的目标跟踪算法达到了低于1 nm/√Hz的位移灵敏度。这种悬浮微球阵列可应用于从惯性传感到暗物质等弱相互作用粒子搜索的广泛领域。