技术摘要：
本申请涉及一种纳米粒子尺寸信息测量装置及方法。包括激光泵浦源、光学微腔系统、光电探测器以及频谱分析仪。激光泵浦源提供满足驻波条件的光信号。光信号耦合进入光学微腔系统后，调节激光泵浦源出射的光信号频率，以实现光信号与光学微腔系统的极限耦合。光信号经光  全部
背景技术：
光学微腔因其高Q值，尺寸小，在微纳粒子探测和大小测量领域有潜在应用价值。 光经由光纤漏入光学微腔中时，符合一定频率条件的光更容易留驻在光学微腔中，并沿着 腔壁传播；当外部信号对腔壁产生影响时，会对这些光产生较大的影响，在从光学微腔漏回 到光纤时，就能够把影响信息通过光强的形式体现出现。 利用光学微腔对微纳粒子的探测在早些年已经提出：由于微纳粒子会导致简并的 腔模式出现耦合，从而导致其输出光场出现一高一低两个频率的超模，通过对劈裂出来的 两个超模的线宽和频差的测量就能够得到有效的纳米粒子大小。该方法能够对50nm以上的 粒子实现较为准确地大小测量。但是，当粒子较小的时候，劈裂出来的两个超模相距较近， 超模的频差信号和线宽信号会被噪声或者泵浦激光本身的线宽所淹没，因此该方法无法对 50nm以下的粒子实现探测。
技术实现要素：
基于此，本申请提供一种纳米粒子尺寸信息测量装置及方法，以对50nm以下的粒 子实现探测。 一种纳米粒子尺寸信息测量装置，包括： 激光泵浦源，用于提供满足驻波条件的光信号； 光学微腔系统，所述光信号耦合进入所述光学微腔系统后，调节所述激光泵浦源 出射的光信号频率，以实现所述光信号与光学微腔系统的极限耦合； 光电探测器，所述光学微腔系统射出的光信号经所述光电探测器转换为电信号； 以及 频谱分析仪，获取所述电信号，并对所述电信号进行分析，当出现倍周期分岔现象 时，将纳米粒子贴近所述光学微腔系统边缘，并且所述电信号再次被所述频谱分析仪获取 后，分析倍周期的峰值信息，进而解读出所述纳米粒子的尺寸信息。 在其中一个实施例中，所述激光泵浦源包括： 可调谐激光源，用于发射光信号； 激光隔离器，接收所述光信号，并防止所述光信号的反射光击穿所述可调谐激光 源；以及 激光放大器，接收经所述激光隔离器射出的所述光信号，用于调节所述光信号的 功率，以提供满足驻波条件的所述光信号。 在其中一个实施例中，所述光学微腔系统包括： 光纤，接收所述激光放大器射出的所述光信号；以及 4 CN 111551110 A 说　明　书 2/6 页 光学微腔，与所述光纤间隔预设距离，以使得所述光纤中的所述光信号耦合进入 所述光学微腔。 在其中一个实施例中，所述预设距离为0.1μm-0.8μm。 在其中一个实施例中，所述光学微腔采用变形微芯圆环或变形球腔。 一种纳米粒子尺寸信息测量方法，包括： S10，利用激光泵浦源提供满足驻波条件的光信号； S20，调节所述光信号的频率，以实现所述光信号与光学微腔系统的极限耦合； S30，所述光学微腔系统射出的光信号经光电探测器转换为电信号； S40，利用频谱分析仪获取所述电信号，并对所述电信号进行分析，当出现倍周期 分岔现象时，将纳米粒子贴近所述光学微腔系统边缘，所述频谱分析仪再次获取所述电信 号后，分析倍周期的峰值信息，进而解读出所述纳米粒子的尺寸信息。 在其中一个实施例中，所述S10，利用激光泵浦源提供满足驻波条件的光信号的步 骤之前包括： 调整所述光学微腔系统中的光纤与光学微腔之间的间距，以使所述光学微腔系统 满足极限耦合条件。 在其中一个实施例中，所述调整所述光学微腔系统中的光纤与光学微腔之间的间 距，以使所述光学微腔系统满足极限耦合条件的步骤包括： 调整所述光学微腔系统中的光纤与光学微腔之间的间距为0.5μm。 在其中一个实施例中，所述S10，利用激光泵浦源提供满足驻波条件的光信号的步 骤包括： 利用激光放大器调节可调谐激光源发射的光信号频率在预设频率内，以提供满足 驻波条件的所述光信号。 在其中一个实施例中，所述S20，调节所述光信号的频率，以实现所述光信号与光 学微腔系统的极限耦合的步骤包括： 利用激光放大器调节可调谐激光源发射的光信号频率与所述光学微腔的频率共 振。 在其中一个实施例中，所述S40，利用频谱分析仪获取所述电信号，并对所述电信 号进行分析，当出现倍周期分岔现象时，将纳米粒子贴近所述光学微腔系统边缘，所述频谱 分析仪再次获取所述电信号后，分析倍周期的峰值信息，进而解读出所述纳米粒子的尺寸 信息的步骤包括： 当出现倍周期分岔现象时，获取此时的第一倍周期的峰值信息； 将纳米粒子贴近所述光学微腔系统边缘后，获取第二倍周期的峰值信息； 利用第一倍周期的峰值信息与第二倍周期的峰值信息，获取倍周期峰峰值的变化 值，进而解读出所述纳米粒子的尺寸信息。 上述纳米粒子尺寸信息测量装置，包括激光泵浦源、光学微腔系统、光电探测器以 及频谱分析仪。所述激光泵浦源用于提供满足驻波条件的光信号。所述光信号耦合进入所 述光学微腔系统后，调节所述激光泵浦源出射的光信号频率，以实现所述光信号与光学微 腔系统的极限耦合。所述光学微腔系统射出的光信号经所述光电探测器转换为电信号。所 述频谱分析仪获取所述电信号，并对所述电信号进行分析。当出现倍周期分岔现象时，将纳 5 CN 111551110 A 说　明　书 3/6 页 米粒子贴近所述光学微腔系统边缘，当电信号再次被所述频谱分析仪获取后，分析倍周期 的峰值信息，进而解读出所述纳米粒子的尺寸信息。上述装置通过对光机械效应产生的机 械倍周期分岔这一非线性现象的改变进行测量，从而得出粒子半径大小。该过程由于引入 了较强的非线性现象，在粒子半径较小的时候能够将信息放大较高倍数，从而能够提升信 噪比。同时，该测量在高功率光场下实现，能够避免噪声淹没信号的问题。 附图说明 为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传 统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。 图1为本申请一个实施例提供的纳米粒子尺寸信息测量装置结构图； 图2为本申请一个实施例提供的纳米粒子尺寸信息测量装置结构图； 图3为本申请一个实施例提供的光学微腔系统结构图； 图4为本申请一个实施例提供的纳米粒子尺寸信息测量方法流程图。 主要元件附图标号说明 10、纳米粒子尺寸信息测量装置；110、激光泵浦源；120、光学微腔系统；130、光电 探测器；140、频谱分析仪；111、可调谐激光源；112、激光隔离器；113、激光放大器；121、光 纤；122、光学微腔。