光镊力谱系统微球位移的纳米精度测量

广泛用于生物单分子研究的光镊力谱技术,其皮牛级的力学测量性能依赖于光阱刚度和微球位移的精确测量.为实现纳米精度的位移测量能力,在分析背焦平面干涉法测量精度的基础上,提出了基于四象限光电探测器(QPD)和现场可编程门阵列(FPGA)开发板的测量方案,并建立了相应的测量系统.实验采用精密位移台驱动固定微球往复经过光阱,对系统的测量性能进行了标定.结果表明,该方案的探测灵敏度达到12.1 m V/nm,探测精度优于3 nm,探测分辨力小于1 nm,满足生物单分子拉伸力谱测试对微球位移探测的要求.

基于GPU的自适应光学控制系统研究

为了提高自适应光学系统闭环校正的工作频率,满足天文望远镜系统对频率的要求,解决通常基于CPU的控制系统实时性差的问题,提出了一种基于GPU的自适应光学快速控制方法,即CUDA架构下的波前斜率计算、控制电压计算及波前重构计算方法。仿真表明,对于1172单元变形镜,系统计算延时可以满足100Hz自适应光学系统要求。对GPU控制方法进行实验验证,使用梯度下降算法,搭建了一套61单元变形镜的自适应光学系统。对于1024*1024像素图像(29*29子孔径数),61单元变形镜的自适应光学系统,整个系统延时小于5ms,系统的计算能力提升10倍。