任意积分时间与采样频率下光镊的最优校准——一种通用框架

光镊（OT）已成为物理、化学和生物学多个领域中作为精密微操纵工具和微观力传感器的关键技术。定量测量需要准确校准光阱的阱刚度与光捕获粒子的扩散常数。这通常通过由粒子位置信号构建的统计估计量完成，该信号由数字相机或四象限光电二极管记录。探测器的有限积分时间与采样频率需被妥善考虑。在此，我们提出一种基于采样轨迹联合概率密度函数的通用方法，可精确修正由探测器有限积分时间与有限采样频率引起的偏差，并为最广泛使用的校准方法提供理论公式：均分定理、均方位移、自相关、功率谱密度，以及通过最大似然估计分析（FORMA）的力重建。我们的结果经实验与蒙特卡洛模拟验证，将使 OT 用户能够可靠估计阱刚度与扩散常数，将其应用拓展至更宽泛的实验条件。