U型锥形微光纤力探针

检测限5.4纳牛

一种全光纤纳牛顿力传感器，结构简单、制备容易，将最小可检测力推至纳牛顿量级。

Chen, Ling · 刘彬 · Markwell, Christopher · 刘娟 · Xing-Dao, He · Ghassemlooy, Zabih · Torun, Hamdi · Fu, Yongqing · 苑金辉 · 刘强 · Farrell, Gerald · Wu, Qiang

Science Advances 2024

参数信息

检测限

5.4 nN

技术优势

检测限低至5.4 nN

传感器基于U型锥形微光纤干涉仪，对微弱力引起的光程变化极其敏感，实验测得检测限约5.4纳牛顿。

结构简单、成本低

采用单模-锥形U型多模-单模光纤探针，无需复杂微纳加工，制备容易且成本低廉。

可测生物样品力学性质

通过对人发样品进行力测量确定其弹簧常数，结果与原子力显微镜测量吻合，展示了在生物力学测试中的应用潜力。

应用场景

• 微纳操控力测量：以纳牛顿分辨率感知微纳操作中的接触力，避免损伤样品。
• 生物力学检测：测量生物样品如头发的弹簧常数，替代部分AFM力学测试。
• 精密仪器与测量：为精密测量系统提供低成本、易集成的纳牛级力探测模块。
• 可穿戴触觉传感：在可穿戴设备中检测微小接触力，实现高灵敏触觉感知。