【摘 要】
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光镊依靠梯度力和散射力相互平衡,产生一个光阱,将介质微粒稳定地俘获在光路焦点附近。当一个被俘获的微粒偏离其平衡位置时,微粒会受到一个指向平衡位置的光阱力。通过对光
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光镊依靠梯度力和散射力相互平衡,产生一个光阱,将介质微粒稳定地俘获在光路焦点附近。当一个被俘获的微粒偏离其平衡位置时,微粒会受到一个指向平衡位置的光阱力。通过对光阱刚度的测量,可以获得光与微粒之间相互作用力的大小,进一步掌握光镊的力学特性。为了满足光阱刚度测量实验的需求,本文设计了一种采用四象限探测器追踪微粒位置,以FPGA为核心控制器件,以USB2.0为接口连接上位机程序的数据采集处理控制系统。本文从硬件设计和软件设计详细介绍了数据采集、存储、处理、电机控制和信号发生等模块的工作原理及实现方法,其中,硬件设计包括信号调理电路、A/D转换电路、D/A转换电路、USB2.0接口电路、FPGA电路、电源电路,软件设计包括USB固件程序设计、USB驱动程序设计、应用程序设计。实验表明,本系统实现了对被俘获微粒位置信号的采集、存储和处理,实现了光阱刚度的实时测量,通过电机系统完成了对四象限探测器的对准,实现了波形、频率、幅值、相位、周期数可调的模拟信号发生功能。
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