專利名稱：一種產(chǎn)生不同類型局域空心光束的新型光學(xué)元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及光學(xué)領(lǐng)域，具體是ー種可產(chǎn)生尺寸可調(diào)的單個局域空心光束(Bottle beam)或不同尺寸的周期性局域空心光束的新型光學(xué)元件。

背景技術(shù)：
局域空心光束(Bottle beam)是ー種在光束傳播方向上有著強(qiáng)度為零的三維封閉區(qū)域的光束，并且在此區(qū)域外的三維空間都圍繞著高強(qiáng)度的光，具有極高的強(qiáng)度梯度。因為其特殊的光場分布，可作為激光導(dǎo)管、光鑷和光學(xué)扳手等工具，在微粒誘捕和顆粒物光學(xué)操控等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，因此，一直是光束傳輸與變換的研究熱點。目前,產(chǎn)生Bottle beam的方法有多種如光學(xué)全息法、Bessel光相干法、新型軸棱錐法、軸棱錐-透鏡法等。這些方法的不足之處是元件被制造出來之后其參量是単一固定的，由此它們只能產(chǎn)生單個尺寸固定的Bottle beam或是只能產(chǎn)生尺寸不變的周期性Bottlebeam。若要得到不同類型的Bottle beam，就需做不同的光學(xué)元件，這將是費時且代價昂貴的，不利于Bottle beam的實際應(yīng)用。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種產(chǎn)生不同類型局域空心光束的新型光學(xué)元件，其可方便快捷產(chǎn)生尺寸可調(diào)的單個局域空心光束或不同尺寸的周期性局域空心光束。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案一種產(chǎn)生不同類型局域空心光束的新型光學(xué)元件，具有由常用的光學(xué)玻璃制成的第一軸棱錐透鏡，此第一軸棱錐透鏡的中部沿其軸線方向貫通開設(shè)有半徑小于此第一軸棱錐透鏡的底面半徑的圓孔，上述圓孔內(nèi)嵌設(shè)有由常用的光學(xué)玻璃制成的第二軸棱錐透鏡，此第二軸棱錐透鏡的底面半徑與上述圓孔的半徑相等，且此第二軸棱錐透鏡的底角與上述第一軸棱錐透鏡的底角不相等。上述第一軸棱錐透鏡的底角大于上述第二軸棱錐透鏡的底角。上述第一軸棱錐透鏡的底角小于上述第二軸棱錐透鏡的底角。采用上述方案后，本實用新型的新型光學(xué)元件，按對光線偏折能力的不同可以分為兩部分，即中間部分(第二軸棱錐透鏡)和外圍環(huán)形部分(中部具有圓孔的第一軸棱錐透鏡)。兩部分相當(dāng)于不同底角的軸棱錐透鏡。由于兩部分對光線的偏折能力不同，平面波入射該新型元件時，中間部分和外圍環(huán)形部分將產(chǎn)生兩束不同會聚角的錐面波。I)當(dāng)中間部分(第二軸棱錐透鏡)的底角大于外圍環(huán)形部分(中部具有圓孔的第一軸棱錐透鏡)的底角時，兩束具有不同會聚角的錐面波將產(chǎn)生兩束分離的Bessel光，而在兩束Bessel光之間則出現(xiàn)了ー個沒有光通過的區(qū)域，即Bottle beam。沿軸向前后移動第二軸棱錐透鏡或更換不同底角的第二軸棱錐透鏡即可按實際要求方便快捷地得到不同尺寸的單個Bottlebeam。2)當(dāng)中間部分(第二軸棱錐透鏡)的底角小于外圍環(huán)形部分(中部具有圓孔的第一軸棱錐透鏡)的底角時，兩束具有不同會聚角的錐面波分別產(chǎn)生兩束具有不同縱向波矢分量的Bessel光,而同頻率且具有不同縱向波矢分量的Bessel光相干疊加將產(chǎn)生周期性的Bottle beam。沿軸向前后移動第二軸棱錐透鏡或更換不同底角的第二軸棱錐透鏡即可按實際要求方便快捷地得到不同尺寸的周期性Bottle beam。本實用新型的新型光學(xué)元件，其優(yōu)點在于通過單一元件即可獲得類型可調(diào)、尺寸可調(diào)的Bottle beam,具有元件加工相對容易、結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)換效率高、光損傷閾值高的優(yōu)點。為獲取Bottle beam提供了一種簡潔、有效的新途徑。對于微粒的多層面操控具有特殊意義。
圖I為本實用新型實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型實施例一的光路示意圖；圖3為本實用新型實施例ニ的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實用新型實施例ニ的光路示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實例對本實用新型的新型光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)和原理作進(jìn)ー步詳細(xì)的說明。實施例一本實用新型一種產(chǎn)生不同類型局域空心光束的新型光學(xué)元件，實施例一如圖1-2所示，具有由常用的光學(xué)玻璃制成的第一軸棱錐透鏡1，第一軸棱錐透鏡I為沿Z軸旋轉(zhuǎn)對稱的旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，此第一軸棱錐透鏡I的中部沿其軸線方向貫通開設(shè)有半徑小于此第一軸棱錐透鏡的底面半徑的圓孔11，圓孔11內(nèi)嵌設(shè)有由常用的光學(xué)玻璃制成的第二軸棱錐透鏡2，第二軸棱錐透鏡2也是沿Z軸旋轉(zhuǎn)対稱的旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，即，第一軸棱錐透鏡I與第二軸棱錐透鏡2同軸設(shè)置，此第二軸棱錐透鏡2的底面半徑與圓孔11的半徑相等，第一軸棱錐透鏡的底角為Y1，第二軸棱錐透鏡2的底角為Y2，且Y2 > Y1O由幾何光學(xué)和波動光學(xué)分析可知，平面波經(jīng)過軸棱錐透鏡后所出射的錐面波的會聚角與軸棱錐透鏡的底角近似成正比關(guān)系。因此平面波入射該新型元件時，具有圓孔11的第一軸棱錐透鏡I和第二軸棱錐透鏡2將產(chǎn)生兩束不同會聚角的錐面波，且具有圓孔11的第一軸棱錐透鏡I出射錐面波具有較大的會聚角。兩部分具有不同會聚角的出射錐面波分別相干疊加，將形成兩束Bessel光，如圖2中AB⑶區(qū)域和EFGH區(qū)域。而在兩束Bessel光之間則出現(xiàn)了ー個沒有光通過的區(qū)域，即Bottle beam，如圖2中CE之間的陰影部分所示。且控制第二軸棱錐透鏡2在軸向的距離或底角Y2的大小即可得到不同尺寸的單個Bottlebeam。實施例ニ本實用新型一種產(chǎn)生不同類型局域空心光束的新型光學(xué)元件，實施例ニ如圖3-4所示，其與實施例一的區(qū)別僅在于第二軸棱錐透鏡2的底角Y2小于第一軸棱錐透鏡I的底角Y1，即Y2 < Y1O如圖4所示，兩束具有不同會聚角的錐面波分別產(chǎn)生兩束具有不同縱向波矢分量的Bessel光,而同頻率且具有不同縱向波矢分量的Bessel光相干疊加將產(chǎn)生周期性的Bottle beam，由于Y2 < Y :，第二軸棱錐透鏡2產(chǎn)生較大的匯聚角，導(dǎo)致AB⑶和EFGH兩個無衍射區(qū)相交 疊，如圖4陰影部分所示。此交疊區(qū)域由于Bessel光相干疊加將產(chǎn)生多個周期性的Bottle beam。且控制第二軸棱錐透鏡2在軸向的距離或底角Y2的大小即可改變Bottle beam的尺寸和重現(xiàn)周期。
權(quán)利要求1.一種產(chǎn)生不同類型局域空心光束的新型光學(xué)元件，其特征在于具有由常用的光學(xué)玻璃制成的第一軸棱錐透鏡，此第一軸棱錐透鏡的中部沿其軸線方向貫通開設(shè)有半徑小于此第一軸棱錐透鏡的底面半徑的圓孔，上述圓孔內(nèi)嵌設(shè)有由常用的光學(xué)玻璃制成的第二軸棱錐透鏡，此第二軸棱錐透鏡的底面半徑與上述圓孔的半徑相等，且此第二軸棱錐透鏡的底角與上述第一軸棱錐透鏡的底角不相等。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種產(chǎn)生不同類型局域空心光束的新型光學(xué)元件，其特征在于上述第一軸棱錐透鏡的底角大于上述第二軸棱錐透鏡的底角。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種產(chǎn)生不同類型局域空心光束的新型光學(xué)元件，其特征在于上述第一軸棱錐透鏡的底角小于上述第二軸棱錐透鏡的底角。
專利摘要本實用新型公開了一種產(chǎn)生不同類型局域空心光束的新型光學(xué)元件，其具有由常用的光學(xué)玻璃制成的第一軸棱錐透鏡，此第一軸棱錐透鏡的中部沿其軸線方向貫通開設(shè)有半徑小于此第一軸棱錐透鏡的底面半徑的圓孔，上述圓孔內(nèi)嵌設(shè)有由常用的光學(xué)玻璃制成的第二軸棱錐透鏡，此第二軸棱錐透鏡的底面半徑與上述圓孔的半徑相等，且此第二軸棱錐透鏡的底角與上述第一軸棱錐透鏡的底角不相等。本實用新型的新型光學(xué)元件，其優(yōu)點在于通過單一元件即可獲得類型可調(diào)、尺寸可調(diào)的Bottle beam，具有元件加工相對容易、結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)換效率高、光損傷閾值高的優(yōu)點。為獲取Bottle beam提供了一種簡潔、有效的新途徑。對于微粒的多層面操控具有特殊意義。
文檔編號G02B27/09GK202393973SQ201120479469
公開日2012年8月22日 申請日期2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者吳逢鐵, 方翔 申請人:華僑大學(xué)