CN111750778A - 基于双光镊系统的微粒位置探测装置和精度提高方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于双光镊系统的微粒位置探测精度提高方法。采用空间光相位调制器将激光调制成完全相同的两束，并通过高聚焦透镜形成相同的两个光阱，其中一路光阱捕获微球用于测量带噪声的微球位移信号，另一路光阱用于测量光阱中由于激光光源噪声、激光指向噪声、激光偏振噪声、光路振动噪声等噪声信号。本发明利用带噪声的微球信号与噪声信号通过光电平衡探测器转换为电信号，并通过差分后可得到微球位移的实际信号，提高探测精度。

Description

基于双光镊系统的微粒位置探测装置和精度提高方法

技术领域

本发明属于光学工程以及微粒悬浮领域的一种微球位移信号探测方法，具体是涉及一种基于双光镊系统的微粒位置探测精度提高方法。

背景技术

真空光阱悬浮传感技术，是一种利用光阱技术在真空中实现高灵敏度测量的新型传感技术。该技术中的微粒样品通常为微米级，其尺寸处于量子领域和经典领域的过渡范畴，因此在极微弱力测量和量子理论验证等领域有独特的应用价值。真空中悬浮微粒受到外力作用而偏离平衡位置，通过微粒运动状态的测量而获得微弱力、微弱加速度等物理量。相比于传统的力传感技术，具有微尺度、无机械支撑、隔绝热噪声、高灵敏度的特点。由于微粒与外界隔绝，利用特有的高灵敏探测方法，该系统对于外界力与加速度等物理量具有极高的灵敏度。基于光阱悬浮微球的力学敏感特性而搭建的光学悬浮传感装置，即真空光阱悬浮传感系统。光学悬浮传感系统以其高灵敏度、易于集成、稳定性高等特点，在微弱力与微弱加速度测量领域有着广泛的应用前景。

在真空光阱悬浮系统中，由于微弱力检测的量级非常小，系统中各噪声因素如激光光源噪声、激光指向噪声、激光偏振噪声、光路振动噪声等噪声都对最终测量精度起到决定性作用。因此光粒悬浮的微粒位置探测噪声的抑制，对于提高真空光阱悬浮系统中微弱力与微弱加速度测量精度具有十分重要的应用价值。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提供了一种基于双光镊系统的微粒位置探测精度提高方法，可去除微球位移信号中的微弱噪声，实现快速、稳定、高精度的微粒位置探测。

本发明所采用的技术方案如下：

一、一种基于双光镊系统的微粒位置探测装置：

装置包括激光器、第一激光束、第一反射镜、空间光调制器、第二激光束、第三激光束、第二反射镜、第三反射镜、第一透镜、第二透镜、第四反射镜、第四激光束、第五激光束、高聚焦第一透镜、微球、高聚焦第二透镜、第五反射镜、第一三轴位移检测系统、第六反射镜和第二三轴位移检测系统；激光器发出第一激光束，通过第一反射镜反射改变空间方向二入射至空间光调制器，空间光调制器出射光分成相同的两束光，分别为第二激光束与第三激光束；第二激光束与第三激光束均依次经过第二反射镜与第三反射镜反射后调整方向并加大相邻间距，再经由第一透镜与第二透镜平行扩束后并调整为两束平行光，分别为第四激光束与第五激光束；第四激光束与第五激光束均依次经由第四反射镜反射后调整方向入射到高聚焦第一透镜，并经高聚焦第一透镜分别形成竖直向上的两个相同光阱；第四激光束形成的光阱捕获微球，后经由高聚焦第二透镜转换为平行光出射，最后经由第六反射镜反射改变方向后入射至第二三轴位移检测系统检测；第五激光束形成的光阱未捕获微球，后经由高聚焦第二透镜转换为平行光出射，最后经由第五反射镜反射改变方向后入射至第一三轴位移检测系统检测。

所述的第一三轴位移检测系统与第二三轴位移检测系统原理相同，均包括入射激光、比例透射第一反射镜、第六激光束、第七激光束、斜口第一反射镜、第七反射镜、第八激光束、第九激光束、第三透镜、第四透镜、第一光电平衡探测器、比例透射第二反射镜、第十激光束、第十一激光束、斜口第二反射镜、第八反射镜、第十二激光束、第十三激光束、第五透镜、第六透镜、第二光电平衡探测器、比例透射第三反射镜、第十四激光束、第十五激光束、第七透镜、第九反射镜、第八透镜、第三光电平衡探测器；入射激光经由比例透射第一反射镜发生透射和反射，将入射激光分成透射的第六激光束与反射的第七激光束；第七激光束再经由斜口第一反射镜按区域对半遮挡分割为经过斜口第一反射镜反射的第八激光束与未经过斜口第一反射镜的第九激光束；第八激光束直接通过第三透镜聚焦进入第一光电平衡探测器的一个探测口，第九激光束依次经第七反射镜反射调整方向、第四透镜聚焦后进入第一光电平衡探测器的另一个探测口，第八激光束与第九激光束进入第一光电平衡探测器后得到Y方向位移信号Yp。

第六激光束再经由比例透射第二反射镜发生透射和反射，将第六激光束分成反射的第十激光束与透射的第十一激光束；第十激光束再经由斜口第二反射镜按区域对半遮挡分割为经过斜口第二反射镜反射的第十三激光束与未经过斜口第二反射镜的第十二激光束；第十二激光束直接通过第五透镜聚焦进入第二光电平衡探测器的一个探测口，第十三激光束依次经第八反射镜调整方向、第六透镜聚焦后进入第二光电平衡探测器的另一个探测口，第十二激光束与第十三激光束进入第二光电平衡探测器后得到X方向位移信号Xp；第十一激光束经由比例透射第三反射镜发生透射和反射，将第十一激光束分成透射的第十四激光束与反射的第十五激光束；第十四激光束直接通过第八透镜聚焦进入第三光电平衡探测器的一个探测口，第十五激光束先经第七透镜形成先聚焦再扩束的光束，再经由第九反射镜反射后进入第三光电平衡探测器的另一个探测口，第九反射镜沿光路位于第七透镜的焦点和第七透镜之间，第三光电平衡探测器沿光路位于第七透镜的焦点外；当微球沿着Z轴方向运动时，第十五激光束进入第三光电平衡探测器探测口的激光截面积与Z轴位移成等比例变化，第十四激光束与第十五激光束进入第三光电平衡探测器得到Z方向位移信号Zp。

所述装置的局部置于真空腔的真空环境中，即高聚焦第一透镜、微球、第二透镜置于真空腔中。

二、微粒位置探测精度提高方法：搭建上述装置，由第一三轴位移检测系统检测得到光阱三轴噪声电信号Xp2、Yp2、Zp2，由第二三轴位移检测系统检测微球三轴位移，得到带噪声的微球三轴位移电信号Xp1、Yp1、Zp1；将包含光阱噪声的微球信号Xp1、Yp1、Zp1与光阱三轴噪声电信号Xp2、Yp2、Zp2分别差分得到高精度微球三轴位移信号Xp＝Xp1-Xp2、Yp＝Yp1-Yp2、Zp＝Zp1-Zp2。

所述方法应用于真空环境中，第四激光束与第五激光束、高聚焦第一透镜、微球、第二透镜附近置于空腔中形成真空环境。

本发明采用空间光相位调制器将激光调制成完全相同的两束，并通过高聚焦透镜形成相同的两个光阱，其中一路光阱捕获微球用于测量带噪声的微球位移信号，另一路光阱用于测量光阱中由于激光光源噪声、激光指向噪声、激光偏振噪声、光路振动噪声等噪声信号。带噪声的微球信号与噪声信号通过光电平衡探测器转换为电信号，并通过差分后可得到微球位移的实际信号，提高探测精度。

本发明的有益效果是：

本发明通过两路光阱不同的处理分别获得带噪声的微球信号和噪声信号，进而再进一步分析处理获得最终探测结果，提高探测精度。

本发明可去除微球位移信号中的微弱噪声，实现快速、稳定、高精度的微粒位置探测。

附图说明

图1为本发明系统的结构示意图；

图2为本发明系统中三轴位移检测系统结构示意图。

图3为图1为本发明系统的真空应用的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明。

如图1所示，具体实施的光路装置包括激光器S1、第一激光束B1、第一反射镜S2、空间光调制器S3、第二激光束B2、第三激光束B3、第二反射镜S4、第三反射镜S5、第一透镜S6、第二透镜S7、第四反射镜S8、第四激光束B4、第五激光束B5、高聚焦第一透镜S9、微球S10、高聚焦第二透镜S11、第五反射镜S14、第一三轴位移检测系统S15、第六反射镜S16和第二三轴位移检测系统S17。

激光器S1发出第一激光束B1，通过第一反射镜S2反射改变空间方向二入射至空间光调制器S3，空间光调制器S3出射光分成相同的两束光，分别为第二激光束B2与第三激光束B3；具体实施中，空间光调制器S3采用的型号为PLUTO-2-NIR-149；第二激光束B2与第三激光束B3均依次经过第二反射镜S4与第三反射镜S5反射后调整方向并加大相邻间距，再经由第一透镜S6与第二透镜S7平行扩束后并调整为两束平行光，分别为第四激光束B4与第五激光束B5；第四激光束B4与第五激光束B5均依次经由第四反射镜S8反射后调整方向入射到高聚焦第一透镜S9，并经高聚焦第一透镜S9分别形成竖直向上的两个相同光阱，微球S10处于其中一个光阱中；第四激光束B4形成的光阱捕获微球S10，后经由高聚焦第二透镜S11转换为平行光出射，最后经由第六反射镜S16反射改变方向后入射至第二三轴位移检测系统S17检测微球三轴位移，得到带噪声的微球三轴位移电信号Xp1、Yp1、Zp1；第五激光束B5形成的光阱未捕获微球S10，后经由高聚焦第二透镜S11转换为平行光出射，最后经由第五反射镜S14反射改变方向后入射至第一三轴位移检测系统S15检测得到光阱三轴噪声电信号Xp2、Yp2、Zp2。

由此能克服消除了由光强的涨幅、激光的指向、激光的偏振、光路的抖动等等带来的激光光源噪声、激光指向噪声、激光偏振噪声、光路振动噪声。

如图2所示，第一三轴位移检测系统S15与第二三轴位移检测系统S17原理相同，均包括入射激光B6、比例透射第一反射镜S18、第六激光束B7、第七激光束B8、斜口第一反射镜S19、第七反射镜S21、第八激光束B9、第九激光束B10、第三透镜S20、第四透镜S22、第一光电平衡探测器S23、比例透射第二反射镜S24、第十激光束B11、第十一激光束B12、斜口第二反射镜S25、第八反射镜S27、第十二激光束B13、第十三激光束B14、第五透镜S26、第六透镜S28、第二光电平衡探测器S29、比例透射第三反射镜S30、第十四激光束B15、第十五激光束B16、第七透镜S32、第九反射镜S33、第八透镜S31、第三光电平衡探测器S34。

具体实施中建立笛卡尔坐标系，Z轴平行于第四激光束B4与第五激光束B5的方向，X轴和Y轴平行相互垂直，且和Z轴垂直。

入射激光B6进入三轴位移检测系统后经由比例透射第一反射镜S18发生透射和反射，将入射激光B6分成透射的第六激光束B7与反射的第七激光束B8；第七激光束B8再经由斜口第一反射镜S19从Y方向按区域对半遮挡分割为经过斜口第一反射镜S19反射的第八激光束B9与未经过斜口第一反射镜S19的第九激光束B10；第八激光束B9直接通过第三透镜S20聚焦进入第一光电平衡探测器S23的一个探测口，第九激光束B10依次经第七反射镜S21反射调整方向、第四透镜S22聚焦后进入第一光电平衡探测器S23的另一个探测口，第八激光束B9与第九激光束B10进入第一光电平衡探测器S23后得到Y方向位移信号Yp；第六激光束B7再经由比例透射第二反射镜S24发生透射和反射，将第六激光束B7分成反射的第十激光束B11与透射的第十一激光束B12；第十激光束B11再经由斜口第二反射镜S25从X方向按区域对半遮挡分割为经过斜口第二反射镜S25反射的第十三激光束B14与未经过斜口第二反射镜S25的第十二激光束B13；第十二激光束B13直接通过第五透镜S26聚焦进入第二光电平衡探测器S29的一个探测口，第十三激光束B14依次经第八反射镜S27调整方向、第六透镜S28聚焦后进入第二光电平衡探测器S29的另一个探测口，第十二激光束B13与第十三激光束B14进入第二光电平衡探测器S29后得到X方向位移信号Xp；第十一激光束B12经由比例透射第三反射镜S30发生透射和反射，将第十一激光束B12分成透射的第十四激光束B15与反射的第十五激光束B16；第十四激光束B15直接通过第八透镜S31聚焦进入第三光电平衡探测器S34的一个探测口，第十五激光束B16先经第七透镜S32形成先聚焦再扩束的光束，再经由第九反射镜S33反射后进入第三光电平衡探测器S34的另一个探测口，第九反射镜S33沿光路位于第七透镜S32的焦点和第七透镜S32之间，第三光电平衡探测器S34沿光路位于第七透镜S32的焦点外；这样第七透镜S32形成先聚焦再扩束的光束能检测到微球S10Z轴上的运动变化。当微球S10沿着Z方向运动时，第七透镜S32的焦点位置会相应变化，因此进入第三光电平衡探测器S34的光束大小及功率随着焦点的移动而线性变化，因此Z轴运动位置的检测具有实时、高效的优势和效果。

当微球S10沿着Z轴方向运动时，第十五激光束B16进入第三光电平衡探测器S34探测口的激光截面积与Z轴位移成等比例变化，第十四激光束B15与第十五激光束B16进入第三光电平衡探测器S34得到Z方向位移信号Zp。

由第一三轴位移检测系统S15检测得到光阱三轴噪声电信号Xp2、Yp2、Zp2，由第二三轴位移检测系统S17检测微球三轴位移，得到带噪声的微球三轴位移电信号Xp1、Yp1、Zp1；将包含光阱噪声的微球信号Xp1、Yp1、Zp1与光阱三轴噪声电信号Xp2、Yp2、Zp2分别差分得到高精度微球三轴位移信号Xp＝Xp1-Xp2、Yp＝Yp1-Yp2、Zp＝Zp1-Zp2。

本发明通过分光的两光路结构和位于平行同一处的捕获微球和未捕获微球的同时探测方法实现了微粒位置探测精度的提高。

如图3所示，装置的局部置于真空腔H1的真空环境中，即高聚焦第一透镜S9、微球S10、第二透镜S11置于真空腔H1中，使得第四激光束B4与第五激光束B5、高聚焦第一透镜S9、微球S10、第二透镜S11可以增加真空腔H1形成真空环境，进一步降低噪声等级，提高检测精度。

本发明采用空间光相位调制器产生相同的两束激光，并利用透镜形成两束相同的竖直光阱，相同的两束光阱中，一路捕获微球，通过光路系统与光电平衡探测器进行空间上三个方向的信号探测，另一路采用光路系统与光电平衡探测器获得光阱中的三个方向的噪声信号，通过微球信号与噪声信号的差分实现微球位移三个方向上的高精度探测。

本发明具体实施过程如下：

步骤1、激光器S1发出第一激光束B1，通过第一反射镜S2改变其空间方向，入射至空间光调制器S3出射光分成相同的两束第二激光束B2与第三激光束B3。第二激光束B2与第三激光束B3经过第二反射镜S4与第三反射镜S5调整方向并加大其间距，再经由第一透镜S6与第二透镜S7扩束并调整为平行光第四激光束B4与第五激光束B5，经由第四反射镜S8改变方向。第四激光束B4与第五激光束B5由高聚焦第一透镜S9形成竖直向上的两个相同光阱。

步骤2、第四激光束B4形成的光阱捕获微球S10后由高聚焦第二透镜S11转换为平行光射出，经由第六反射镜S16改变方向后入射至第二三轴位移检测系统S17检测微球三轴位移。

步骤3、第五激光束B5形成的光阱由高聚焦第二透镜S11转换为平行光射出，经由第五反射镜S14改变方向后入射至第一三轴位移检测系统S15检测光阱三轴噪声电信号。

步骤4、三轴位移检测系统中，入射激光B6经由比例透射第一反射镜S18将激光分成第六激光束B7与第七激光束B8，其中第七激光束B8由斜口第一反射镜S19将激光从Y方向分割为第八激光束B9与第九激光束B10。第八激光束B9通过第三透镜S20聚焦进入第一光电平衡探测器S23的一个探测口。第九激光束B10由第七反射镜S21调整方向，通过第四透镜S22聚焦进入第一光电平衡探测器S23的另一个探测口，第八激光束B9与第九激光束B10通过第一光电平衡探测器S23得到Y方向位移信号Yp。

步骤5、第六激光束B7经由比例透射第二反射镜S24将激光分成第十激光束B11与第十一激光束B12，其中第十激光束B11由斜口第二反射镜S25将激光从X方向分割为第十二激光束B13与第十三激光束B14。第十二激光束B13通过第五透镜S26聚焦进入第二光电平衡探测器S29的一个探测口。第十三激光束B14由第八反射镜S27调整方向，通过第六透镜S28聚焦进入第二光电平衡探测器S29的另一个探测口，第十二激光束B13与第十三激光束B14通过第二光电平衡探测器S29得到X方向位移信号Xp。

步骤6、第十一激光束B12经由比例透射第三反射镜S30将激光分成第十四激光束B15与第十五激光束B16，其中第十四激光束B15通过第八透镜S31聚焦进入第三光电平衡探测器S34的一个探测口。第十五激光束B16通过第七透镜S32形成先聚焦再扩束的光束经由第九反射镜S33进入第三光电平衡探测器S34的另一个探测口。当微球沿着Z方向运动时第十五激光束B16进入探测口的激光截面积与Z轴位移成等比例变化。第十四激光束B15与第十五激光束B16通过第三光电平衡探测器S34得到Z方向位移信号Zp。

步骤7、第四激光束B4经过第二三轴位移检测系统S17得到带噪声的微球位移电信号Xp1、Yp1、Zp1，第五激光束B5经过第一三轴位移检测系统S15得到三轴噪声电信号Xp2、Yp2、Zp2。

步骤8、将包含光阱噪声的微球信号Xp1、Yp1、Zp1与光阱三轴噪声电信号Xp2、Yp2、Zp2差分得到高精度X轴微球位移信号Xp＝Xp1-Xp2、Y轴微球位移信号Yp＝Yp1-Yp2、Z轴微球位移信号Zp＝Zp1-Zp2。

由上述实施可见，本发明的优势在于利用两束相同光阱可得到带噪声微球信号与光阱噪声信号，并实现实时高精度，实时微球位移检测，可应用于空气、真空等环境。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于双光镊系统的微粒位置探测装置，其特征在于：

包括激光器(S1)、第一激光束(B1)、第一反射镜(S2)、空间光调制器(S3)、第二激光束(B2)、第三激光束(B3)、第二反射镜(S4)、第三反射镜(S5)、第一透镜(S6)、第二透镜(S7)、第四反射镜(S8)、第四激光束(B4)、第五激光束(B5)、高聚焦第一透镜(S9)、微球(S10)、高聚焦第二透镜(S11)、第五反射镜(S14)、第一三轴位移检测系统(S15)、第六反射镜(S16)和第二三轴位移检测系统(S17)；激光器(S1)发出第一激光束(B1)，通过第一反射镜(S2)反射改变空间方向二入射至空间光调制器(S3)，空间光调制器(S3)出射光分成相同的两束光，分别为第二激光束(B2)与第三激光束(B3)；第二激光束(B2)与第三激光束(B3)均依次经过第二反射镜(S4)与第三反射镜(S5)反射后调整方向并加大相邻间距，再经由第一透镜(S6)与第二透镜(S7)平行扩束后并调整为两束平行光，分别为第四激光束(B4)与第五激光束(B5)；第四激光束(B4)与第五激光束(B5)均依次经由第四反射镜(S8)反射后调整方向入射到高聚焦第一透镜(S9)，并经高聚焦第一透镜(S9)分别形成竖直向上的两个相同光阱；第四激光束(B4)形成的光阱捕获微球(S10)，后经由高聚焦第二透镜(S11)转换为平行光出射，最后经由第六反射镜(S16)反射改变方向后入射至第二三轴位移检测系统(S17)检测；第五激光束(B5)形成的光阱未捕获微球(S10)，后经由高聚焦第二透镜(S11)转换为平行光出射，最后经由第五反射镜(S14)反射改变方向后入射至第一三轴位移检测系统(S15)检测。

2.根据权利要求1所述的一种基于双光镊系统的微粒位置探测装置，其特征在于：所述的第一三轴位移检测系统(S15)与第二三轴位移检测系统(S17)原理相同，均包括入射激光(B6)、比例透射第一反射镜(S18)、第六激光束(B7)、第七激光束(B8)、斜口第一反射镜(S19)、第七反射镜(S21)、第八激光束(B9)、第九激光束(B10)、第三透镜(S20)、第四透镜(S22)、第一光电平衡探测器(S23)、比例透射第二反射镜(S24)、第十激光束(B11)、第十一激光束(B12)、斜口第二反射镜(S25)、第八反射镜(S27)、第十二激光束(B13)、第十三激光束(B14)、第五透镜(S26)、第六透镜(S28)、第二光电平衡探测器(S29)、比例透射第三反射镜(S30)、第十四激光束(B15)、第十五激光束(B16)、第七透镜(S32)、第九反射镜(S33)、第八透镜(S31)、第三光电平衡探测器(S34)；入射激光(B6)经由比例透射第一反射镜(S18)发生透射和反射，将入射激光(B6)分成透射的第六激光束(B7)与反射的第七激光束(B8)；第七激光束(B8)再经由斜口第一反射镜(S19)按区域对半遮挡分割为经过斜口第一反射镜(S19)反射的第八激光束(B9)与未经过斜口第一反射镜(S19)的第九激光束(B10)；第八激光束(B9)直接通过第三透镜(S20)聚焦进入第一光电平衡探测器(S23)的一个探测口，第九激光束(B10)依次经第七反射镜(S21)反射调整方向、第四透镜(S22)聚焦后进入第一光电平衡探测器(S23)的另一个探测口，第八激光束(B9)与第九激光束(B10)进入第一光电平衡探测器(S23)后得到Y方向位移信号Yp；

第六激光束(B7)再经由比例透射第二反射镜(S24)发生透射和反射，将第六激光束(B7)分成反射的第十激光束(B11)与透射的第十一激光束(B12)；第十激光束(B11)再经由斜口第二反射镜(S25)按区域对半遮挡分割为经过斜口第二反射镜(S25)反射的第十三激光束(B14)与未经过斜口第二反射镜(S25)的第十二激光束(B13)；第十二激光束(B13)直接通过第五透镜(S26)聚焦进入第二光电平衡探测器(S29)的一个探测口，第十三激光束(B14)依次经第八反射镜(S27)调整方向、第六透镜(S28)聚焦后进入第二光电平衡探测器(S29)的另一个探测口，第十二激光束(B13)与第十三激光束(B14)进入第二光电平衡探测器(S29)后得到X方向位移信号Xp；第十一激光束(B12)经由比例透射第三反射镜(S30)发生透射和反射，将第十一激光束(B12)分成透射的第十四激光束(B15)与反射的第十五激光束(B16)；第十四激光束(B15)直接通过第八透镜(S31)聚焦进入第三光电平衡探测器(S34)的一个探测口，第十五激光束(B16)先经第七透镜(S32)形成先聚焦再扩束的光束，再经由第九反射镜(S33)反射后进入第三光电平衡探测器(S34)的另一个探测口，第九反射镜(S33)沿光路位于第七透镜(S32)的焦点和第七透镜(S32)之间，第三光电平衡探测器(S34)沿光路位于第七透镜(S32)的焦点外；当微球(S10)沿着Z轴方向运动时，第十五激光束(B16)进入第三光电平衡探测器(S34)探测口的激光截面积与Z轴位移成等比例变化，第十四激光束(B15)与第十五激光束(B16)进入第三光电平衡探测器(S34)得到Z方向位移信号Zp。

3.根据权利要求1所述的一种基于双光镊系统的微粒位置探测装置，其特征在于：所述装置的局部置于真空腔(H1)的真空环境中，即高聚焦第一透镜(S9)、微球(S10)、第二透镜(S11)置于真空腔(H1)中。

4.应用于权利要求1-3任一所述装置的微粒位置探测精度提高方法，其特征在于：搭建权利要求1所述装置，由第一三轴位移检测系统(S15)检测得到光阱三轴噪声电信号Xp2、Yp2、Zp2，由第二三轴位移检测系统(S17)检测微球三轴位移，得到带噪声的微球三轴位移电信号Xp1、Yp1、Zp1；将包含光阱噪声的微球信号Xp1、Yp1、Zp1与光阱三轴噪声电信号Xp2、Yp2、Zp2分别差分得到高精度微球三轴位移信号Xp＝Xp1-Xp2、Yp＝Yp1-Yp2、Zp＝Zp1-Zp2。

5.根据权利要求4所述的微粒位置探测精度提高方法，其特征在于：

所述方法应用于真空环境中，第四激光束(B4)与第五激光束(B5)、高聚焦第一透镜(S9)、微球(S10)、第二透镜(S11)附近置于空腔(H1)中形成真空环境。

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