[实用新型]一种产生局域空心光束的新型光学元件

说明书

技术领域

本实用新型为一种可产生局域空心光束(Bottle beam)的新型光学元件，可用于产生空心光束，作为光镊可以捕获和操控微粒，亦可适用于科学研究等方面。

背景技术

近年来，随着激光应用技术的发展，各种中心强度为零的激光束被相继产生，正在形成一个所谓空心光束的大家族，局域空心光束是一束在光传播方向上，有着强度为零的区域，而在此区域外三维空间都围绕着高强度的光，可作为激光导管和光学扳手等工具，还可用于囚禁粒子和中性原子，分子等，尤其是作为光镊已成为实现微观粒子精确操控和控制的有力工具。

局域空心光束的产生方法有很多，如横模选择法、光学全息法、π位相板法、轴棱锥-透镜法等，但是这些方法需要不止一个光学元件，且价格不菲，给局域空心光束的实际应用造成一定的约束。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可产生局域空心光束的新型光学元件，这种光学元件结构简单，利用常用的玻璃材料即可，对加工技术要求不高，且为多层面操控微粒提供了条件。

本实用新型的技术方案是这样的：一种可产生局域空心光束的新型光学元件，其外形为一面为平面，另一面为圆锥面的轴棱锥状，此轴棱锥状的光学元件沿其径向分为三部分，即分为中间部分和两端部分，上述中间部分的折射率大于上述两端部分的折射率。

上述三部分的径向长度大致相等。

采用上述方案后，本实用新型的一种可产生局域空心光束的新型光学元件，其中间部分的折射率大于两端部分的折射率，由于折射率越大，通过的光线的偏转角越大，因此通过中间部分的光线偏转角大于两端部分光线的偏转角，且它们各自光线交叠区域仍为无衍射光，这样就会在两部分无衍射光之间形成没有光通过的区域，即局域空心光束。本实用新型与现有技术相比，优点在于：结构简单(利用单一元件即可实现)，可选择常用的玻璃材料，对加工精度要求不高，且通过改变光学元件中间和两端部分折射率大小，可以得到不同尺寸的局域空心光束，为操控不同类型的微粒提供了条件。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型产生局域空心光束的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本实用新型的结构和原理作进一步详细的说明。

如图1所示，本实用新型的一种产生局域空心光束的新型光学元件，其外形为一面为平面，另一面为圆锥面，底角为θ(θ≤10°)的轴棱锥状；此轴棱锥状的光学元件沿其径向分为径向长度大致相等的三部分，即分为中间部分1和两端部分2、3，中间部分1的折射率大于两端部分2、3的折射率，两端部分2、3的折射率相同。

工作时，按折射率不同，通过中间部分1的平行光线相干叠加形成的无衍射光为如图2中所示的ABCD区域，通过两端部分2、3的平行光线相干叠加形成的无衍射光为如图2中所示的EFGH区域，设中间部分1的折射率为n₁，两端部分2、3的折射率为n₂，由于n₁＞n₂，所以通过中间部分1的平行光线的偏转角α₁＝(n₁-1)θ，通过两端部分2、3的平行光线的偏转角α₂＝(n₂-1)θ，且α₁＞α₂，因此在ABCD区域和EFGH区域之间会形成没有光通过的区域，即如图2中的黑实线部分，且通过控制n₁和n₂大小，可以得到不同尺寸的局域空心光束，为操控不同类型的微粒提供了条件。