一种低温强磁条件下检测纳米机械谐振器振动的装置

1.本发明涉及纳米机械领域，具体涉及一种低温强磁条件下检测纳米机械谐振器振动的装置。


背景技术：

2.基于石墨烯和过渡金属卤族化物等二维薄膜材料的纳米机械谐振器，由直径数微米的腔体，以及通过干法转移覆盖于腔体之上的二维薄膜组成。因为这类纳米机械谐振器中作为振子的二维薄膜材料具有极大的面内刚度以及极小的质量，极大的面内刚度使得二维薄膜材料的弯曲振动频率处于数兆赫兹到数百兆赫兹的频率范围内，跨越了无线电频谱范围内的高频(hf)至甚高频(vhf)波段，而极小的质量使得纳米机械谐振器可用于如质量、压力和光学等领域的超灵敏检测。同时石墨烯机械谐振器也是研究基础纳米力学问题的理想系统，如声子模式相干操控、电子自由度与弯曲振动耦合等。纳米机械谐振器的振动检测指的是通过光学或者电学方法将其微弱的机械振动信号转换为可被探测到的电信号。对于低温强磁条件，由于外部安装以及内部空间的限制，光学检测方法中存在的问题包括：一、将外部圆偏振调制光引入到低温恒温器内部；二、在低温恒温内部对光束进行聚焦。本发明提出基于自由空间光学的笼式同轴结构来将光束引入到低温恒温器内部，避免了在其内部使用低温光纤，在常温环境下可实现光束的调节与对准，同时在低温恒温器内部同样采用紧凑的笼式结构来固定低温物镜，使用压电位移台即可实现光束的聚焦。


技术实现要素：

3.本发明目的：在于提供一种低温强磁条件下检测纳米机械谐振器振动的装置，用于在低温强磁条件下实现对纳米机械谐振器振动的测量。
4.为实现以上功能，本发明设计一种低温强磁条件下检测纳米机械谐振器振动的装置，包括笼式同轴探测光路、低温恒温器21、超导磁体14、低温物镜15、兼容低温强磁的三轴压电位移台16、直流电压源19、射频信号发生器20、低温同轴线18、射频柔性波导17、频谱分析仪13、待测纳米机械谐振器22；其中，笼式同轴探测光路与低温恒温器21相连接，笼式同轴探测光路将输入的激光光束导入到低温恒温器21内，低温恒温器21为具有外壳的封闭的箱体结构，超导磁体14、低温物镜15、兼容低温强磁的三轴压电位移台16、低温同轴线18、射频柔性波导17、待测纳米机械谐振器22均位于低温恒温器21的内部；低温恒温器21的内部还具有用于承载物体的冷盘，兼容低温强磁的三轴压电位移台16倒置固定安装于冷盘上，待测纳米机械谐振器22安装于兼容低温强磁的三轴压电位移台16上，低温物镜15悬置安装于距离待测纳米机械谐振器22预设距离位置，且兼容低温强磁的三轴压电位移台16、低温物镜15、待测纳米机械谐振器22三者的中心轴共线；低温物镜15与低温恒温器21外部的笼式同轴探测光路相连接；直流电压源19和射频信号发生器20分别与低温同轴线18相连接，低温同轴线18、
射频柔性波导17、待测纳米机械谐振器22依次连接，将射频信号发生器20的射频信号传输到待测纳米机械谐振器22上；超导磁体14安装于低温恒温器21内部，用于在待测纳米机械谐振器22周围产生预设强度的磁场；频谱分析仪13与笼式同轴探测光路相连接，用于采集并分析笼式同轴探测光路输出的射频信号。
5.作为本发明的一种优选技术方案：笼式同轴探测光路包括光电探测器12、光功率计11、ccd相机7、具有固定偏振方向的激光器1、中性密度滤光片2、半波片6、偏振分束立方9、四分之一波片10，以及第一反射镜3-1、第二反射镜3-2、第一光纤耦合器4-1、第二光纤耦合器4-2、第三光纤耦合器4-3、第四光纤耦合器4-4、第一保偏单模光纤5-1、第二保偏单模光纤5-2、第一分束立方8-1、第二分束立方8-2；笼式同轴探测光路的结构分为并列的输入光路、输出光路，以及同时与输入光路、输出光路相连的公共光路；笼式同轴探测光路的输入光路包括具有固定偏振方向的激光器1、中性密度滤光片2、第一反射镜3-1、第二反射镜3-2、第一光纤耦合器4-1、第二光纤耦合器4-2、第一保偏单模光纤5-1、半波片6；具有固定偏振方向的激光器1用于发出水平的激光光束，激光光束经过中性密度滤光片2进行能量衰减，第一反射镜3-1、第二反射镜3-2相对，且与水平线呈45
°
放置于笼式同轴探测光路的输入光路上，将能量衰减后的激光光束反射到第一光纤耦合器4-1，其中第一光纤耦合器4-1面向激光光束，将所接收的激光光束通过第一保偏单模光纤5-1扩束后传输到第二光纤耦合器4-2，第二光纤耦合器4-2面向半波片6，将所接收到的扩束后的激光光束传输到半波片6，以改变激光光束中水平分量p波和垂直分量s波的能量占比；公共光路包括四分之一波片10、偏振分束立方9、第一分束立方8-1、ccd相机7；公共光路一端与低温恒温器21内部的低温物镜15连接，另一端为ccd相机7；经过笼式同轴探测光路的输入光路上的半波片6的激光光束依次经过公共光路上的第一分束立方8-1、偏振分束立方9，使激光光束中的水平分量p波通过，而垂直分量s波被反射出光路；通过的激光光束中的水平分量p波经过与水平方向呈45
°
放置的四分之一波片10，变为圆偏振光后进入低温恒温器21内部的低温物镜15；笼式同轴探测光路的输出光路包括依次连接的第三光纤耦合器4-3、第四光纤耦合器4-4、第二分束立方8-2、光电探测器12，还包括连接第三光纤耦合器4-3、第四光纤耦合器4-4的第二保偏单模光纤5-2，以及与第二分束立方8-2连接的光功率计11；其中第三光纤耦合器4-3面向公共光路上的偏振分束立方9，接收从低温恒温器21传输出的射频信号，第四光纤耦合器4-4面向输出光路上的第二分束立方8-2；从低温恒温器21传输出的射频信号依次经过笼式同轴探测光路的公共光路上的四分之一波片10、偏振分束立方9进入输出光路，经输出光路上的光电探测器12输出的射频信号传输至频谱分析仪13。
6.作为本发明的一种优选技术方案：所述的一种低温强磁条件下检测纳米机械谐振器振动的装置，其安装及使用的步骤如下步骤s1-步骤s4：步骤s1：卸去低温恒温器21的外壳，将固定有待测纳米机械谐振器22的兼容低温强磁的三轴压电位移台16倒置固定于低温恒温器21中冷盘的下方，将低温物镜15悬置安装于距离待测纳米机械谐振器22预设距离位置处；
步骤s2：打开具有固定偏振方向的激光器1，待其功率稳定至预设数值，调节笼式同轴探测光路的输入光路上的第一光纤耦合器4-1、第二光纤耦合器4-2，使激光光束通过第一保偏单模光纤5-1扩束至预设直径，控制兼容低温强磁的三轴压电位移台16使待测纳米机械谐振器22的中心处于激光光束的中心，将低温恒温器21的外壳安装到位，对低温恒温器21的内部进行抽真空操作，并使用氦压缩机进行制冷；步骤s3：将直流电压源19和射频信号发生器20通过微波偏执器相连接，并连接到低温恒温器21，设置直流电压源19的输出电压，射频信号发生器20的输出功率、波形、频率；将频谱分析仪13与光电探测器12相连接，设置光电探测器12的中心频率、分辨率带宽、扫描点；步骤s4：基于步骤s1-步骤s3的安装和设置，采用labview程序进行仪器的远程控制并读取数据。
7.有益效果：相对于现有技术，本发明的优点包括：（1）低温环境下，电学促动相比光学促动可以施加更大的驱动功率用于研究纳米机械谐振器在不同工况下的动力学特性而避免了激光热效应对于测量结果的影响。电学驱动信号具有更好的输出稳定度和频谱纯净度，并且对于参数放大实验中参数激励信号以及随机共振中噪声信号的施加更为简便。
8.（2）采用基于自由空间光学的笼式同轴结构来对纳米机械谐振器的振动进行检测。避免了在低温恒温器内部设置额外的低温光纤，且整个光路部分处于常温环境中，节约了低温恒温器的内部空间，还具有调试方便以及性能稳定等优势。
附图说明
9.图1是根据本发明实施例提供的一种低温强磁条件下检测纳米机械谐振器振动的装置的示意图；图1中：1、具有固定偏振方向的激光器；2、中性密度滤光片；3-1、第一反射镜；3-2、第二反射镜；4-1、第一光纤耦合器；4-2、第二光纤耦合器；4-3、第三光纤耦合器；4-4、第四光纤耦合器；5-1、第一保偏单模光纤；5-2、第二保偏单模光纤；6、半波片；7、ccd相机；8-1、第一分束立方；8-2、第二分束立方；9、偏振分束立方；10、四分之一波片；11、光功率计；12、光电探测器；13、频谱分析仪；14、超导磁体；15、低温物镜；16、兼容低温强磁的三轴压电位移台；17、射频柔性波导；18、低温同轴线；19、直流电压源；20、射频信号发生器；21、低温恒温器；22、待测纳米机械谐振器；图2是根据本发明实施例提供的纳米机械谐振器的结构及测试原理示意图；图3是根据本发明实施例提供的低温物镜及纳米机械谐振器的笼式固定结构设计图。
具体实施方式
10.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
11.参照图1，本发明实施例提供的一种低温强磁条件下检测纳米机械谐振器振动的装置，所述低温为0.8k，强磁为9t的磁场强度；该装置包括笼式同轴探测光路、低温恒温器
21、超导磁体14、低温物镜15、兼容低温强磁的三轴压电位移台16、直流电压源19、射频信号发生器20、低温同轴线18、射频柔性波导17、频谱分析仪13、待测纳米机械谐振器22；图1中兼容低温强磁的三轴压电位移台16上的x、y、z分别表示其x轴、y轴、z轴。
12.其中，笼式同轴探测光路与低温恒温器21相连接，笼式同轴探测光路将输入的激光光束导入到低温恒温器21内，低温恒温器21为具有外壳的封闭的箱体结构，超导磁体14、低温物镜15、兼容低温强磁的三轴压电位移台16、低温同轴线18、射频柔性波导17、待测纳米机械谐振器22均位于低温恒温器21的内部。
13.低温恒温器21的内部还具有用于承载物体的冷盘，兼容低温强磁的三轴压电位移台16倒置固定安装于冷盘上，待测纳米机械谐振器22安装于兼容低温强磁的三轴压电位移台16上，低温物镜15悬置安装于距离待测纳米机械谐振器22预设距离位置，且兼容低温强磁的三轴压电位移台16、低温物镜15、待测纳米机械谐振器22三者的中心轴共线；低温物镜15与低温恒温器21外部的笼式同轴探测光路相连接。
14.直流电压源19和射频信号发生器20分别与低温同轴线18相连接，低温同轴线18、射频柔性波导17、待测纳米机械谐振器22依次连接，将射频信号发生器20的射频信号传输到待测纳米机械谐振器22上；在一个实施例中，超导磁体14通过法兰对称安装于低温恒温器21内部的三轴压电位移台两侧，形状为圆柱体，中间有直径为10cm的圆柱形孔洞用于安装和支架；超导磁体14用于在待测纳米机械谐振器22周围产生9t的磁场,以改变其内部的电磁性质，进而影响振动模式；频谱分析仪13与笼式同轴探测光路相连接，用于采集并分析笼式同轴探测光路输出的射频信号。
15.笼式同轴探测光路包括光电探测器12、光功率计11、ccd相机7、具有固定偏振方向的激光器1、中性密度滤光片2、半波片6、偏振分束立方9、四分之一波片10，以及第一反射镜3-1、第二反射镜3-2、第一光纤耦合器4-1、第二光纤耦合器4-2、第三光纤耦合器4-3、第四光纤耦合器4-4、第一保偏单模光纤5-1、第二保偏单模光纤5-2、第一分束立方8-1、第二分束立方8-2；笼式同轴探测光路的结构分为并列的输入光路、输出光路，以及同时与输入光路、输出光路相连的公共光路。
16.笼式同轴探测光路的输入光路包括具有固定偏振方向的激光器1、中性密度滤光片2、第一反射镜3-1、第二反射镜3-2、第一光纤耦合器4-1、第二光纤耦合器4-2、第一保偏单模光纤5-1、半波片6；具有固定偏振方向的激光器1用于发出水平的激光光束，激光光束经过中性密度滤光片2进行能量衰减，第一反射镜3-1、第二反射镜3-2相对，且与水平线呈45
°
放置于笼式同轴探测光路的输入光路上，将能量衰减后的激光光束反射到第一光纤耦合器4-1，第一光纤耦合器4-1面向激光光束，将所接收的激光光束通过第一保偏单模光纤5-1扩束后传输到第二光纤耦合器4-2，第二光纤耦合器4-2面向半波片6，将所接收到的扩束后的激光光束传输到半波片6，以改变激光光束中水平分量p波和垂直分量s波的能量占比。
17.公共光路包括四分之一波片10、偏振分束立方9、第一分束立方8-1、ccd相机7；公共光路一端与低温恒温器21内部的低温物镜15连接，另一端为ccd相机7；经过笼式同轴探测光路的输入光路上的半波片6的激光光束依次经过公共光路上的第一分束立方8-1、偏振分束立方9，使激光光束中的水平分量p波通过，而垂直分量s波被反射出光路；通过的激光光束中的水平分量p波经过与水平方向呈45
°
放置的四分之一波片10，变为圆偏振光后进入
低温恒温器21内部的低温物镜15。
18.笼式同轴探测光路的输出光路包括依次连接的第三光纤耦合器4-3、第四光纤耦合器4-4、第二分束立方8-2、光电探测器12，还包括连接第三光纤耦合器4-3、第四光纤耦合器4-4的第二保偏单模光纤5-2，以及与第二分束立方8-2连接的光功率计11；其中第三光纤耦合器4-3面向公共光路上的偏振分束立方9，接收从低温恒温器21传输出的射频信号，第四光纤耦合器4-4面向输出光路上的第二分束立方8-2。
19.从低温恒温器21传输出的射频信号依次经过笼式同轴探测光路的公共光路上的四分之一波片10、偏振分束立方9进入输出光路，经输出光路上的光电探测器12输出的射频信号传输至频谱分析仪13。
20.参照图2，待测纳米机械谐振器22的结构包括依次层叠的二维材料薄膜层、空气层、二氧化硅层和最下方的硅基底层，其中二氧化硅层中具有腔室，该腔室构成空气层，二维材料薄膜层覆盖在腔室上，二维材料薄膜层两端分别通过金电极与二氧化硅层连接；利用射频信号对待测纳米机械谐振器22进行促动，基于的是纳米机械谐振器类似于晶体管的结构，在二维材料薄膜与栅极之间施加一个直流电压，其中栅极表示在腔室底部制备的金属电极；此时二维材料薄膜与栅极之间的静电力可以表示为：
21.其中，式中为二维材料薄膜与栅极之间形成的电容，z为二维材料薄膜在垂直方向上的位移；由于此静电力的作用，二维材料薄膜会偏向基极，最终二维材料薄膜会处于一个平衡位置，同时在基极施加一个频率为的交流电压，此时二维材料薄膜与基极之间的静电力可以表示为：
22.此时二维材料薄膜会受到一个周期性的驱动力而在垂直方向上振动。而振动探测基于的是fabry-perot（法布里-珀罗）腔的干涉原理，在待测纳米机械谐振器22的每个分界面的上表面电场的复振幅为，下表面电场的复振幅为，i表示待测纳米机械谐振器22的各分界面，，对于每个分界面处而言总的反射系数可表示为，利用传输矩阵可以得到待测纳米机械谐振器22整体的入射电场和透射电场的关系为：
23.其中，为各个分界面的菲涅尔反射和透射系数，为各层的厚度，属于波的普遍表达形式，e为自然对数，j为虚数，，的折射率，，为光学探测中所使用的激光波长；待测纳米机械谐振器22整体的反射率，当二维材料薄膜与硅基底的距离周期性变化时，反射光的强度也会被周期性的调制。
24.在一个实施例中，所述的低温强磁条件下检测纳米机械谐振器振动的装置，安装及使用的步骤如下步骤s1-步骤s4：步骤s1：低温恒温器21的外壳为三层，依次卸去低温恒温器21的三层外壳，将兼容低温强磁的三轴压电位移台16堆叠放置，从下至上依次为z轴，y轴和x轴，并用钛合金m2.5内六角螺栓固定，将中心粘有待测纳米机械谐振器22的pcb用m1.6一字螺栓固定于兼容低温强磁的三轴压电位移台16的上表面，组装完成后将其整体倒置固定于低温恒温器21的冷盘上，并将兼容低温强磁的三轴压电位移台16侧面控制用的双绞线连接在冷盘上预安装的d-sub接头上。接着将射频柔性波导17一端连接在pcb上预安装的sma射频接头处，另一端连接冷盘上已预安装的sma射频接头，这些接头在设备安装时已与顶部的具有sma射频接头真空iso100法兰相连接。
25.步骤s2：将低温物镜15悬置安装于距离待测样品表面4 mm处，如图3所示。打开具有固定偏振方向的激光器1，待其功率稳定至预设数值，调节笼式同轴探测光路的输入光路上的第一光纤耦合器4-1、第二光纤耦合器4-2，使激光光束通过第一保偏单模光纤5-1扩束至直径为3 mm，并利用探测光路中的led光源及ccd相机7对待测纳米机械谐振器22进行观察，控制兼容低温强磁的三轴压电位移台16使待测纳米机械谐振器22中被二维材料薄膜所覆盖的腔室的中心位置处于激光光束的中心，并通过兼容低温强磁的三轴压电位移台16的z轴调节光束的焦距，使待测纳米机械谐振器22处于低温物镜15的焦点处。将低温恒温器21的外壳安装到位，对低温恒温器21的内部进行抽真空操作，并使用氦压缩机制冷至0.8k。
26.步骤s3：将直流电压源19和射频信号发生器20通过微波偏执器相连接，并连接到低温恒温器21上方预安装的sma射频接头处，接着将低温同轴线18一端连接在低温恒温器21上方预安装的sma射频接头处，另一端连接冷盘上已预安装的sma射频接头，设置直流电压源19的输出电压，射频信号发生器20的输出功率、波形、频率；将频谱分析仪13与光电探测器12相连接，设置光电探测器12的中心频率、分辨率带宽、扫描点。
27.步骤s4：基于步骤s1-步骤s3的安装和设置，采用labview程序进行仪器的远程控制并读取数据。
28.上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

技术特征：
1.一种低温强磁条件下检测纳米机械谐振器振动的装置，其特征在于，包括笼式同轴探测光路、低温恒温器（21）、超导磁体（14）、低温物镜（15）、兼容低温强磁的三轴压电位移台（16）、直流电压源（19）、射频信号发生器（20）、低温同轴线（18）、射频柔性波导（17）、频谱分析仪（13）、待测纳米机械谐振器（22）；其中，笼式同轴探测光路与低温恒温器（21）相连接，笼式同轴探测光路将输入的激光光束导入到低温恒温器（21）内，低温恒温器（21）为具有外壳的封闭的箱体结构，超导磁体（14）、低温物镜（15）、兼容低温强磁的三轴压电位移台（16）、低温同轴线（18）、射频柔性波导（17）、待测纳米机械谐振器（22）均位于低温恒温器（21）的内部；低温恒温器（21）的内部还具有用于承载物体的冷盘，兼容低温强磁的三轴压电位移台（16）倒置固定安装于冷盘上，待测纳米机械谐振器（22）安装于兼容低温强磁的三轴压电位移台（16）上，低温物镜（15）悬置安装于距离待测纳米机械谐振器（22）预设距离位置，且兼容低温强磁的三轴压电位移台（16）、低温物镜（15）、待测纳米机械谐振器（22）三者的中心轴共线；低温物镜（15）与低温恒温器（21）外部的笼式同轴探测光路相连接；直流电压源（19）和射频信号发生器（20）分别与低温同轴线（18）相连接，低温同轴线（18）、射频柔性波导（17）、待测纳米机械谐振器（22）依次连接，将射频信号发生器（20）的射频信号传输到待测纳米机械谐振器（22）上；超导磁体（14）安装于低温恒温器（21）内部，用于在待测纳米机械谐振器（22）周围产生预设强度的磁场；频谱分析仪（13）与笼式同轴探测光路相连接，用于采集并分析笼式同轴探测光路输出的射频信号。2.根据权利要求1所述的一种低温强磁条件下检测纳米机械谐振器振动的装置，其特征在于，笼式同轴探测光路包括光电探测器（12）、光功率计（11）、ccd相机（7）、具有固定偏振方向的激光器（1）、中性密度滤光片（2）、半波片（6）、偏振分束立方（9）、四分之一波片（10），以及第一反射镜（3-1）、第二反射镜（3-2）、第一光纤耦合器（4-1）、第二光纤耦合器（4-2）、第三光纤耦合器（4-3）、第四光纤耦合器（4-4）、第一保偏单模光纤（5-1）、第二保偏单模光纤（5-2）、第一分束立方（8-1）、第二分束立方（8-2）；笼式同轴探测光路的结构分为并列的输入光路、输出光路，以及同时与输入光路、输出光路相连的公共光路；笼式同轴探测光路的输入光路包括具有固定偏振方向的激光器（1）、中性密度滤光片（2）、第一反射镜（3-1）、第二反射镜（3-2）、第一光纤耦合器（4-1）、第二光纤耦合器（4-2）、第一保偏单模光纤（5-1）、半波片（6）；具有固定偏振方向的激光器（1）用于发出水平的激光光束，激光光束经过中性密度滤光片（2）进行能量衰减，第一反射镜（3-1）、第二反射镜（3-2）相对，且与水平线呈45
°
放置于笼式同轴探测光路的输入光路上，将能量衰减后的激光光束反射到第一光纤耦合器（4-1），其中第一光纤耦合器（4-1）面向激光光束，将所接收的激光光束通过第一保偏单模光纤（5-1）扩束后传输到第二光纤耦合器（4-2），第二光纤耦合器（4-2）面向半波片（6），将所接收到的扩束后的激光光束传输到半波片（6），以改变激光光束中水平分量p波和垂直分量s波的能量占比；公共光路包括四分之一波片（10）、偏振分束立方（9）、第一分束立方（8-1）、ccd相机（7）；公共光路一端与低温恒温器（21）内部的低温物镜（15）连接，另一端为ccd相机（7）；经过笼式同轴探测光路的输入光路上的半波片（6）的激光光束依次经过公共光路上的第一分束立方（8-1）、偏振分束立方（9），使激光光束中的水平分量p波通过，而垂直分量s波被反射
出光路；通过的激光光束中的水平分量p波经过与水平方向呈45
°
放置的四分之一波片（10），变为圆偏振光后进入低温恒温器（21）内部的低温物镜（15）；笼式同轴探测光路的输出光路包括依次连接的第三光纤耦合器（4-3）、第四光纤耦合器（4-4）、第二分束立方（8-2）、光电探测器（12），还包括连接第三光纤耦合器（4-3）、第四光纤耦合器（4-4）的第二保偏单模光纤（5-2），以及与第二分束立方（8-2）连接的光功率计（11）；其中第三光纤耦合器（4-3）面向公共光路上的偏振分束立方（9），接收从低温恒温器（21）传输出的射频信号，第四光纤耦合器（4-4）面向输出光路上的第二分束立方（8-2）；从低温恒温器（21）传输出的射频信号依次经过笼式同轴探测光路的公共光路上的四分之一波片（10）、偏振分束立方（9）进入输出光路，经输出光路上的光电探测器（12）输出的射频信号传输至频谱分析仪（13）。3.根据权利要求2所述的一种低温强磁条件下检测纳米机械谐振器振动的装置，其特征在于，其安装及使用的步骤如下步骤s1-步骤s4：步骤s1：卸去低温恒温器（21）的外壳，将固定有待测纳米机械谐振器（22）的兼容低温强磁的三轴压电位移台（16）倒置固定于低温恒温器（21）中冷盘的下方，将低温物镜（15）悬置安装于距离待测纳米机械谐振器（22）预设距离位置处；步骤s2：打开具有固定偏振方向的激光器（1），待其功率稳定至预设数值，调节笼式同轴探测光路的输入光路上的第一光纤耦合器（4-1）、第二光纤耦合器（4-2），使激光光束通过第一保偏单模光纤（5-1）扩束至预设直径，控制兼容低温强磁的三轴压电位移台（16）使待测纳米机械谐振器（22）的中心处于激光光束的中心，将低温恒温器（21）的外壳安装到位，对低温恒温器（21）的内部进行抽真空操作，并使用氦压缩机进行制冷；步骤s3：将直流电压源（19）和射频信号发生器（20）通过微波偏执器相连接，并连接到低温恒温器（21），设置直流电压源（19）的输出电压，射频信号发生器（20）的输出功率、波形、频率；将频谱分析仪（13）与光电探测器（12）相连接，设置光电探测器（12）的中心频率、分辨率带宽、扫描点；步骤s4：基于步骤s1-步骤s3的安装和设置，采用labview程序进行仪器的远程控制并读取数据。

技术总结
本发明公开了一种低温强磁条件下检测纳米机械谐振器振动的装置，用于在低温强磁条件下实现纳米机械谐振器的振动测量，包括笼式同轴探测光路、低温恒温器、超导磁体、低温物镜、兼容低温强磁的三轴压电位移台、直流电压源、射频信号发生器、低温同轴线、射频柔性波导、频谱分析仪、待测纳米机械谐振器；纳米机械谐振器的振动探测采用光学方法，其中探测光路采用笼式同轴光学结构，其具有体积小，调试方便以及性能稳定等优势。及性能稳定等优势。及性能稳定等优势。


技术研发人员：卢恒 莫泽 陈风楠
受保护的技术使用者：苏州大学
技术研发日：2023.05.16
技术公布日：2023/7/18