[發明專利]可產生多個局域空心光束的新型軸棱錐

有效

• 申請號: 201210276381.7
• 申請日: 2012-08-03
• 公開（公告）號: CN102819110A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 吳逢鐵;程治明;方翔;范丹丹
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09;G21K1/06
• 代理公司: 泉州市文華專利代理有限公司 35205
• 代理人: 車世偉

技術領域

本發明涉及光學設計領域，具體是一種可產生多個Bottle?beam(局域空心光束)的新型軸棱錐。

背景技術

Bottle?beam是一種在傳播軸上存在暗域的特殊光束，此暗域是由周邊高強度的光環繞而成的一個封閉區域。由于這種特殊性質Bottle?beam被應用在光學的許多領域，如光鑷、激光導管、光學扳手、厚介質成像等，還可用于粒子囚禁，在生命科學和納米技術中發揮重要的作用，近十幾年來一直是人們研究的一個熱點。

目前產生Bottle?beam的方法主要有Bessel光束聚焦產生單個Bottle?beam、兩束Bessel光束相干疊加產生自成像Bottle?beam、激光器直接輸出Bottle?beam、平行光入射新型軸棱錐直接產生Bottle?beam等，其中用新型軸棱錐產生Bottle?beam結構簡單又便于調節，我們課題組提出的梯度軸棱錐和液體軸棱錐等都具備這些優點。

局域空心光束對粒子的囚禁主要是依靠暗域處的光強梯度來實現的，光強梯度越大對粒子的束縛就越強。現有的這些產生局域空心光束的方法，其產生的局域空心光束的光強梯度較小，囚禁粒子的散射力較弱。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可產生多個局域空心光束的新型軸棱錐，其所產生的局域空心光束具有囚禁粒子的散射力較強的特點。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

可產生多個局域空心光束的新型軸棱錐，包括沿同一軸心線設置的基底部分和頂端部分，此基底部分為底角為γ、上底面半徑為R₂、下底面半徑為R₁的圓臺狀結構體，其中R₂＜R₁；此頂端部分為以上述基底部分的上底面為底面、曲率半徑為r的球冠狀結構體，上述頂端部分的底面與上述基底部分的上底面相吻合復合在一起，上述曲率半徑r=R1+R22γ.]]>

上述基底部分和上述頂端部分為一體式結構。

采用上述方案后，本發明的新型軸棱錐，當平行光入射本發明的新型軸棱錐時，按軸棱錐不同區域對光線的折射效果可分為兩部分，第一部分為0＜R＜R₂的區域，此區域形成一個平凸透鏡，經過該區域的光線被此平凸透鏡匯聚于焦點處；第二部分為R₂＜R＜R₁的區域，此時光線可等效于經過軸棱錐折射的情形，將形成Bessel光束。匯聚的球面波與Bessel光束產生相干疊加便可產生多個Bottle?beam。

本發明的新型軸棱錐，不僅具有傳統軸棱錐結構簡單、光損傷閾值高、能量轉換效率高(幾乎高達100％)的優點，而且產生的Bottle?beam能量集中，囚禁粒子的散射力較強，對Bottle?beam的產生及應用具有指導意義。

附圖說明

圖1為本發明的新型軸棱錐的結構示意圖；

圖2為平行光入射本發明的新型軸棱錐的折射光路圖；

圖3為本發明的新型軸棱錐產生多個Bottle?beam的軸向光強模擬圖；

圖4為本發明的新型軸棱錐產生多個Bottle?beam的截面光強模擬圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實例對本發明的新型軸棱錐的結構和原理作進一步詳細的說明。

本發明可產生多個局域空心光束的新型軸棱錐，如圖1所示，包括沿同一軸心線設置的基底部分1和頂端部分2，此基底部分1為底角為γ、上底面半徑為R₂、下底面半徑為R₁的圓臺狀結構體，其中R₂＜R₁；此頂端部分2為以基底部分1的上底面為底面、曲率半徑為r的球冠狀結構體，頂端部分2的底面與基底部分1的上底面相吻合復合在一起，上述曲率半徑