刘子捷，熊 威，邝腾芳，冯海宁，肖光宗，罗 晖

(国防科学技术大学前沿交叉学科学院，长沙 410072)

0 引言

自诞生以来，基于光阱悬浮微粒的精密测量技术已在生物学和纳米科学等领域广泛应用[1-2]。与传统的精密测量方法相比，利用光阱进行测量的主要优势在于被捕获微粒不与外界接触，在较高真空度的情况下，可以消除一般力学传感器中的热噪声[3]。得益于这一特点，悬浮光力学成为过去10年间的热门研究方向，对悬浮微粒的力测量精度有望接近量子极限[4]。

2008年，美国麻省理工学院的D. L. Butts等首次提出了利用光阱技术进行加速度传感，通过在真空中捕获微粒，结合反馈冷却增大微粒在真空中的稳定性等手段，实现对沿光束轴向1g重力的测量，初步实验达到了119μg/Hz1/2的加速度测量精度[5]。2010年，该小组利用双光束光阱捕获微粒，提出了一种对微粒形状不敏感的探测方法，简化了实验系统的机械结构，降低了系统噪声，在一定程度上提升了光力加速度计的分辨率和零偏稳定性[6]。2018年，耶鲁大学的Monteiro等设计了一种基于单光束光镊的加速度测量装置。以质量为0.1～30ng的SiO2微粒作为探针进行加速度传感，发现适当增加微粒大小能够提高加速度传感的灵敏度。对质量为12ng的SiO2微粒进行测量，对信号长时间平均后加速度测量精度可以达到nano-g量级[7]。

在国内，浙江大学基于光纤光阱设计了多种结构的光力加速度计[8-9]，并对提高加速度计测量灵敏度的方法进行了理论分析和实验研究[10]。……