[實用新型]一種用于產(chǎn)生空心光束的光學(xué)系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201822257682.0
• 申請日: 2018-12-30
• 公開（公告）號: CN209148981U
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 田馳
• 申請（專利權(quán)）人: 田馳
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型揭示了一種用于產(chǎn)生空心光束的光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括在同一光路上依次設(shè)置的激光器、準直透鏡、棱鏡組、激光散斑衰減器、錐面透鏡組和CCD光束分析儀，棱鏡組包括第一楔形棱鏡和第二楔形棱鏡，用于將準直后的激光光束在Y方向進行壓縮或擴束并使所述激光光束沿光軸方向準直輸出，錐面透鏡組包括凹面錐面鏡和凸面錐面鏡，凹面錐面鏡和凸面錐面鏡間隙設(shè)置，經(jīng)激光散斑衰減器后的激光光束正入射凹面錐面鏡和凸面錐面鏡形成環(huán)形面包圈空心光束，CCD光束分析儀對環(huán)形面包圈空心光束進行測量分析。該系統(tǒng)使用激光二極管做為光源，大大縮小整個系統(tǒng)的體積和成本，同時該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，光束能量利用率高，適用于低成本便攜式小型設(shè)備或儀器。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種用于產(chǎn)生空心光束的光學(xué)系統(tǒng)，屬于激光加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，隨著激光技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，人們采用各種方法產(chǎn)生了一系列具有中心光強為零的新穎激光束：如拉蓋爾高斯光束、高階貝塞爾光束，面包圈空心光束和LP01模輸出空心光束等，形成了一個特殊的稱之為空心激光束(HLB)的光束大家族。由于空心光束具有一系列新穎獨特的物理性質(zhì)：如桶狀強度分布、較小的暗斑尺寸和傳播不變性，并且具有自旋與軌道角動量等，空心光束作為激光導(dǎo)管、光學(xué)鑷子(光鉗)和光學(xué)扳手，目前已成為實現(xiàn)微觀粒子(如微米粒子、納米粒子和生物細胞等)精確操縱和控制的有力工具。因此，空心光束在激光光學(xué)、二元光學(xué)、計算全息、微觀粒子的光學(xué)囚禁、材料科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。

激光二極管也稱為半導(dǎo)體激光器，包括單異質(zhì)結(jié)(SH)、雙異質(zhì)結(jié)(DH)和量子阱(QW)激光二極管。量子阱激光二極管具有閾值電流低，輸出功率高的優(yōu)點，是目前市場應(yīng)用的主流產(chǎn)品。同氣體激光器相比，激光二極管具有效率高、體積小、壽命長的優(yōu)點，但其輸出光束質(zhì)量較差，光束發(fā)散角大，且快軸和慢軸發(fā)散角不一致，直接輸出的光斑為橢圓形光斑，限制了激光二極管在一些需要高光束質(zhì)量領(lǐng)域的應(yīng)用，比如光鑷系統(tǒng)、生命科學(xué)領(lǐng)域等。為了解決這些問題，通常會使用復(fù)雜的光學(xué)元件對激光二極管光束進行整形，或者用昂貴的氣體激光器代替激光二極管。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提出一種用于產(chǎn)生空心光束的光學(xué)系統(tǒng)。

本實用新型的目的將通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)：一種用于產(chǎn)生空心光束的光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括激光器、準直透鏡、棱鏡組、激光散斑衰減器、錐面透鏡組和CCD光束分析儀，所述激光器沿光軸Z方向放置，所述激光器、準直透鏡、棱鏡組、激光散斑衰減器和錐面透鏡組在同一光路上依次設(shè)置，所述激光器用于產(chǎn)生激光，所述激光器和準直透鏡間隙設(shè)置，所述準直透鏡用于對所述激光器發(fā)出的激光光束進行準直，使所述激光光束準直輸出，在所述準直透鏡與棱鏡組之間還設(shè)置有用于對激光光束進行限制的光闌，所述棱鏡組包括第一楔形棱鏡和第二楔形棱鏡，用于將準直后的激光光束在Y方向進行壓縮或擴束并使所述激光光束沿光軸方向準直輸出，所述錐面透鏡組包括凹面錐面鏡和凸面錐面鏡，所述凹面錐面鏡和凸面錐面鏡間隙設(shè)置，經(jīng)所述激光散斑衰減器后的激光光束正入射凹面錐面鏡和凸面錐面鏡形成環(huán)形面包圈空心光束，CCD光束分析儀對環(huán)形面包圈空心光束進行測量分析。

優(yōu)選地，第一楔形棱鏡較長直角邊與豎直方向所成角度為α₁，第二楔形棱鏡較長直角邊與豎直方向所成角度為α₂，在豎直方向，入射棱鏡組的光束寬度為D1，出射棱鏡組的光束寬度為D2，棱鏡組豎直方向放大率為D2/D1，棱鏡組出射光束與入射光束的橫向偏移為V。

優(yōu)選地，所述準直透鏡為非球面平凸透鏡。

優(yōu)選地，所述非球面平凸透鏡的焦距為0.5mm-10mm。

優(yōu)選地，所述第一楔形棱鏡和第二楔形棱鏡的放大倍率為2X到6X。

優(yōu)選地，所述第一楔形棱鏡和第二楔形棱鏡對稱放置。

優(yōu)選地，所述凹面錐面鏡和凸面錐面鏡的錐角相等。