[发明专利]基于真空全息光镊的空间分辨压强测量系统及方法

权利要求书

1.一种基于真空全息光镊的空间分辨压强测量系统，其特征在于：

所述的真空全息光镊空间分辨压强测量系统包括真空腔VC、微纳粒子MS、光镊装置及反馈冷却装置、驱动电场装置E、空间光调制器SLM、偏振控制及检测装置和残余气体分析仪RGA；

驱动电场装置E包含六个电极，偏振控制及检测装置包含偏振控制装置和偏振检测装置，偏振控制装置采用第一偏振分光镜PBS1，偏振检测装置包含第二偏振分光镜PBS2和第一光电二极管PD1，光镊装置包含激光源LS第一凸透镜L1和第二凸透镜L2，反馈冷却装置包含第一分光镜BS1、第二分光镜BS2、第一参考光源LO1、第二光电二极管PD2、第三分光镜BS3、第二参考光源LO2和四象限探测器QPD；真空腔VC内布置光镊装置、驱动电场装置E、微纳粒子MS和残余气体分析仪RGA，第二凸透镜L2和第一凸透镜L1分别对称位于微纳粒子MS的上下两侧且同光轴布置，第一凸透镜L1下方的真空腔VC外布置空间光调制器SLM、第一偏振分光镜PBS1、第一分光镜BS1、第二分光镜BS2、激光源LS、第一参考光源LO1和第二光电二极管PD2，第二凸透镜L2上方的真空腔VC外布置第二偏振分光镜PBS2，第一光电二极管PD1、第三分光镜BS3、第二参考光源LO2和四象限探测器QPD；

原始激光从激光源LS出射，经过第一分光镜BS1透射入射到第一偏振分光镜PBS1发生透射，使光束变成p偏振，再依次经空间光调制器SLM反射调制、第一凸透镜L1透射汇聚后形成捕获光，捕获光照射微纳粒子MS处形成光阱捕获区域，同时捕获光经过微纳粒子MS后再经第二凸透镜L2透射汇聚后入射到第二偏振分光镜PBS2发生反射和透射，其中反射光只包含s偏振，透射光只包含p偏振，第二偏振分光镜PBS2反射的光束入射到第一光电二极管PD1，第二偏振分光镜PBS2透射的光束入射到第三分光镜BS3发生透射，第三分光镜BS3透射的光束入射到四象限探测器QPD，第二参考光源LO2发出光束经第三分光镜BS3反射后入射到四象限探测器QPD；捕获光照射微纳粒子MS的反射光束按原路逆反到第一分光镜BS1发生反射，再入射到第二偏振分光镜PBS2发生透射，第二偏振分光镜PBS2透射的光束入射到第二光电二极管PD2，第一参考光源LO1发出光束经第二偏振分光镜PBS2反射后入射到第二光电二极管PD2；六个电极分别布置在光阱捕获区域周围的立体六面侧旁。

2.根据权利要求1所述的一种基于真空全息光镊的空间分辨压强测量系统，其特征在于：透射过第二偏振分光镜PBS2的光束在第三分光镜BS3处和第二参考光源LO2射出的光进行合束，入射到四象限探测器探测进行外差干涉测量，得到微纳粒子MS在垂直于捕获光的方向上的位移；经捕获光照射微纳粒子MS后反射回到第一偏振分光镜PBS1的光束，经过第一分光镜BS1的反射后在第二分光镜BS2处与第一参考光源LO1出射的光进行合束，入射到第二光电二极管PD2探测进行外差干涉测量，得到微纳粒子MS在平行于捕获光的方向上的位移；利用测得的微纳粒子MS在垂直于捕获光的方向和平行于捕获光的方向的位移对激光源LS输出的光强I进行反馈冷却调节。

3.根据权利要求1所述的一种基于真空全息光镊的空间分辨压强测量系统，其特征在于：所述的真空腔VC的腔壁上开有用于光束透过/经过的透光光学窗口。

4.根据权利要求1所述的一种基于真空全息光镊的空间分辨压强测量系统，其特征在于：所述的光镊装置由激光源LS输出，经过空间光调制器SLM调制和第一凸透镜L1汇聚在真空腔VC内形成真空全息光镊。