專利名稱：光學(xué)焦點(diǎn)光強(qiáng)分布調(diào)節(jié)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光強(qiáng)分布調(diào)節(jié)系統(tǒng)，特別是一種光學(xué)焦點(diǎn)光強(qiáng)分布調(diào)節(jié)系統(tǒng)。主要用于光存儲系統(tǒng)、暗場光學(xué)顯微鏡、光鑷子等光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
光學(xué)焦點(diǎn)光強(qiáng)分布對一些光學(xué)系統(tǒng)是十分重要的。例如，在光存儲光學(xué)系統(tǒng)中，高儲密信息存度要求系統(tǒng)中的光學(xué)焦點(diǎn)要小，并且希望具有較大焦深。在暗場光學(xué)顯微鏡中，要求焦點(diǎn)光斑的光強(qiáng)分布均勻、對稱。在光陷阱系統(tǒng)中，需要光強(qiáng)分布不均勻，可以產(chǎn)生光梯度力，形成穩(wěn)定的光陷阱。在先技術(shù)中，存在一種調(diào)節(jié)焦點(diǎn)光強(qiáng)分布的方法，此方法是利用相位光闌來調(diào)節(jié)焦點(diǎn)光強(qiáng)分布(參見論文“High focal depth witha pure-phase apodizer”，Appl.Opt.40，p5658-5662，2001年)。盡管在先技術(shù)中的光學(xué)焦點(diǎn)光強(qiáng)分布調(diào)節(jié)方法具有一定的優(yōu)點(diǎn)，但是，仍然存在不足1)光能量利用效率低，光能損失較大；2)焦點(diǎn)光強(qiáng)度分布不便于調(diào)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題在于克服了上述在先技術(shù)的不足，提供一種光學(xué)焦點(diǎn)光強(qiáng)分布調(diào)節(jié)系統(tǒng)，它具有光能利用率高和光強(qiáng)分布便于調(diào)節(jié)的特點(diǎn)。
本發(fā)明的基本思想是采用第一錐形透鏡將入射光束轉(zhuǎn)化為發(fā)散環(huán)形光束。與第一錐形透鏡同軸，頂點(diǎn)相對地置有第二錐形透鏡，第二錐形透鏡將發(fā)散的環(huán)形光會聚，形成準(zhǔn)直的環(huán)形光束，而后由物鏡會聚形成焦點(diǎn)，通過改變兩個(gè)錐形透鏡的間距，可以改變環(huán)形光束大小，從而實(shí)現(xiàn)焦點(diǎn)光強(qiáng)分布的調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種光學(xué)焦點(diǎn)光強(qiáng)分布調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于該聚光系統(tǒng)成軸對稱分布，其對稱軸與光軸O1O2重合。光軸O1O2上依次置有光源、第一錐形透鏡、第二錐形透鏡和物鏡，所述的第二錐形透鏡與第一錐形透鏡頂點(diǎn)相對，所述的第一錐形透鏡的平面為光束的入射面，用于固定保護(hù)第一錐形透鏡的前端外殼和固定保護(hù)第二錐形透鏡的后端外殼活動連接。
所述的對稱軸與光軸O1O2重合物鏡可以采用商用物鏡和自行設(shè)計(jì)的物鏡。
所述的前端外殼和后端外殼可以通過螺紋活動連接；或者套筒式連接，用定位銷固定。
所述的光學(xué)焦點(diǎn)光強(qiáng)分布調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，可以實(shí)現(xiàn)光學(xué)焦點(diǎn)光強(qiáng)分布的自動調(diào)節(jié)，方案是將一維可控平臺的運(yùn)動部件與后端外殼相固定，一維可控平臺的控制接口上連有控制器。
所述的一維可控平臺的運(yùn)動部件可以與后端外殼或者前端外殼連接。
本發(fā)明的光學(xué)焦點(diǎn)光強(qiáng)分布調(diào)節(jié)系統(tǒng)使用時(shí)，光源發(fā)出的照明光沿著光軸O1O2射入第一錐形透鏡，光束被第一錐形透鏡折射成發(fā)散圓環(huán)光束；再經(jīng)過第二錐形透鏡，第二錐形透鏡將發(fā)散的環(huán)形光會聚，形成準(zhǔn)直的環(huán)形光束，而后由物鏡會聚形成焦點(diǎn)。調(diào)節(jié)前端外殼和后端外殼來改變兩個(gè)錐形透鏡的間距，可改變環(huán)形光束大小，實(shí)現(xiàn)焦點(diǎn)光強(qiáng)分布的調(diào)節(jié)。在使用自動方案時(shí)，一維可控平臺的運(yùn)動部件與后端外殼相連，控制器通過一維可控平臺的控制接口控制運(yùn)動部件移動，從而帶動第二錐形透鏡在軸向運(yùn)動，改變兩錐形透鏡的間距，實(shí)現(xiàn)焦點(diǎn)光強(qiáng)度的分布。
與在先技術(shù)相比，本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)是
1)采用頂點(diǎn)相對放置的兩個(gè)同軸錐形透鏡，將入射光束轉(zhuǎn)化為環(huán)形光束，再經(jīng)過物鏡會聚，提高了照明光的利用效率。
2)改變兩錐形透鏡的間距來調(diào)節(jié)焦點(diǎn)光強(qiáng)分布，調(diào)節(jié)方便。
3)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，可以實(shí)現(xiàn)自動調(diào)節(jié)。


圖1是本發(fā)明光學(xué)焦點(diǎn)光強(qiáng)分布調(diào)節(jié)系統(tǒng)的第一實(shí)施例系統(tǒng)示意圖。
圖2是本發(fā)明光學(xué)焦點(diǎn)光強(qiáng)分布調(diào)節(jié)系統(tǒng)的第二實(shí)施例系統(tǒng)示意圖。
圖3是本發(fā)明光學(xué)焦點(diǎn)光強(qiáng)分布調(diào)節(jié)系統(tǒng)的可以得到的部分焦點(diǎn)光斑光強(qiáng)分布示意圖。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1圖1是本發(fā)明光學(xué)焦點(diǎn)光強(qiáng)分布調(diào)節(jié)系統(tǒng)的第1實(shí)施例示意圖。整套聚光系統(tǒng)成軸對稱分布，對稱軸與光軸O1O2重合。光軸O1O2上依次置有光源1、第一錐形透鏡3、第二錐形透鏡4和物鏡6。第二錐形透鏡4與第一錐形透鏡3的頂點(diǎn)相對。所述的第一錐形透鏡3的平面為光束的入射面。用于固定、保護(hù)第一錐形透鏡3的前端外殼2和固定、保護(hù)第二錐形透鏡4的后端外殼5通過其螺紋活動連接。在使用時(shí)，光源1的照明光沿著光軸O1O2射入第一錐形透鏡3，光束被第一錐形透鏡3折射成發(fā)散圓環(huán)光束；再經(jīng)過第二錐形透鏡4，該第二錐形透鏡4將發(fā)散的環(huán)形光會聚，形成準(zhǔn)直的環(huán)形光束，而后由物鏡6會聚形成焦點(diǎn)。轉(zhuǎn)動前端外殼2或后端外殼5調(diào)節(jié)第一錐形透鏡3和第二錐形透鏡4的間距，可改變環(huán)形光束大小，實(shí)現(xiàn)了焦點(diǎn)光強(qiáng)分布的調(diào)節(jié)。
實(shí)施例2圖2是本發(fā)明光學(xué)焦點(diǎn)光強(qiáng)分布調(diào)節(jié)系統(tǒng)的第2實(shí)施例示意圖。本實(shí)施例光學(xué)焦點(diǎn)光強(qiáng)分布調(diào)節(jié)系統(tǒng)成軸對稱分布，對稱軸與光軸O1O2重合。光軸O1O2上依次置有光源1、第一錐形透鏡3、第二錐形透鏡4和物鏡6。第二錐形透鏡4與第一錐形透鏡3頂點(diǎn)相對。用于固定、保護(hù)第一錐形透鏡3的前端外殼2和固定、保護(hù)第二錐形透鏡4的后端外殼5為筒式活動連接。一維可控平臺8的運(yùn)動部件801與后端外殼5相連。一維可控平臺8的控制接口802連接控制器7。本實(shí)施例中一維可控運(yùn)動部件采用的是卓立漢光公司的超薄型電控平移臺，型號TSA50C，控制器采用計(jì)算機(jī)。
本實(shí)施例光學(xué)焦點(diǎn)光強(qiáng)分布調(diào)節(jié)系統(tǒng)使用時(shí)，光源1發(fā)出的照明光束沿著光軸O1O2射入第一錐形透鏡3，光束被第一錐形透鏡3折射成發(fā)散圓環(huán)光束；第二錐形透鏡4將發(fā)散的環(huán)形光會聚，形成準(zhǔn)直的環(huán)形光束，而后由物鏡6會聚形成焦點(diǎn)?？刂破?通過一維平臺8的控制接口802控制運(yùn)動部件801移動，從而帶動第二錐形透鏡4沿軸向運(yùn)動，改變錐形透鏡間距，實(shí)現(xiàn)焦點(diǎn)光強(qiáng)度的分布。
圖3為本發(fā)明兩個(gè)實(shí)施例可以得到的部分焦點(diǎn)光斑的強(qiáng)度分布圖。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)焦點(diǎn)光強(qiáng)分布調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于整套聚光系統(tǒng)成軸對稱分布，對稱軸與光軸O1O2重合，在該光軸O1O2上依次置有光源(1)、第一錐形透鏡(3)、第二錐形透鏡(4)和物鏡(6)，所述的第二錐形透鏡(4)與第一錐形透鏡(3)頂點(diǎn)相對，所述的第一錐形透鏡(3)的平面為光束的入射面，用于固定保護(hù)第一錐形透鏡(3)的前端外殼(2)和固定保護(hù)第二錐形透鏡(4)的后端外殼(5)通過螺紋活動連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)焦點(diǎn)光強(qiáng)分布調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于所述的前端外殼(2)與后端外殼(5)之間構(gòu)成筒式活動連接，一維可控平臺(8)的運(yùn)動部件(801)與后端外殼(5)相連，該一維可控平臺(8)的控制接口(802)連接計(jì)算機(jī)控制器(7)。
全文摘要
一種光學(xué)焦點(diǎn)光強(qiáng)分布調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于該聚光系統(tǒng)成軸對稱分布，其對稱軸與光軸O
文檔編號G02B26/02GK1564048SQ20041001787
公開日2005年1月12日 申請日期2004年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月22日
發(fā)明者高秀敏, 徐文東, 周飛, 張鋒, 楊金濤 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所