[实用新型]可产生多个局域空心光束的新型轴棱锥

说明书

技术领域

本实用新型涉及光学设计领域，具体是一种可产生多个Bottle beam(局域空心光束)的新型轴棱锥。

背景技术

Bottle beam是一种在传播轴上存在暗域的特殊光束，此暗域是由周边高强度的光环绕而成的一个封闭区域。由于这种特殊性质Bottle beam被应用在光学的许多领域，如光镊、激光导管、光学扳手、厚介质成像等，还可用于粒子囚禁，在生命科学和纳米技术中发挥重要的作用，近十几年来一直是人们研究的一个热点。

目前产生Bottle beam的方法主要有Bessel光束聚焦产生单个Bottle beam、两束Bessel光束相干叠加产生自成像Bottle beam、激光器直接输出Bottle beam、平行光入射新型轴棱锥直接产生Bottle beam等，其中用新型轴棱锥产生Bottle beam结构简单又便于调节，我们课题组提出的梯度轴棱锥和液体轴棱锥等都具备这些优点。

局域空心光束对粒子的囚禁主要是依靠暗域处的光强梯度来实现的，光强梯度越大对粒子的束缚就越强。现有的这些产生局域空心光束的方法，其产生的局域空心光束的光强梯度较小，囚禁粒子的散射力较弱。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可产生多个局域空心光束的新型轴棱锥，其所产生的局域空心光束具有囚禁粒子的散射力较强的特点。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

可产生多个局域空心光束的新型轴棱锥，包括沿同一轴心线设置的基底部分和顶端部分，此基底部分为底角为γ、上底面半径为R₂、下底面半径为R₁的圆台状结构体，其中R₂＜R₁；此顶端部分为以上述基底部分的上底面为底面、曲率半径为r的球冠状结构体，上述顶端部分的底面与上述基底部分的上底面相吻合复合在一起，上述曲率半径r=R1+R22γ.]]>

上述基底部分和上述顶端部分为一体式结构。

采用上述方案后，本实用新型的新型轴棱锥，当平行光入射本实用新型的新型轴棱锥时，按轴棱锥不同区域对光线的折射效果可分为两部分，第一部分为0＜R＜R₂的区域，此区域形成一个平凸透镜，经过该区域的光线被此平凸透镜汇聚于焦点处；第二部分为R₂＜R＜R₁的区域，此时光线可等效于经过轴棱锥折射的情形，将形成Bessel光束。汇聚的球面波与Bessel光束产生相干叠加便可产生多个Bottle beam。

本实用新型的新型轴棱锥，不仅具有传统轴棱锥结构简单、光损伤阈值高、能量转换效率高(几乎高达100％)的优点，而且产生的Bottle beam能量集中，囚禁粒子的散射力较强，对Bottle beam的产生及应用具有指导意义。

附图说明

图1为本实用新型的新型轴棱锥的结构示意图；

图2为平行光入射本实用新型的新型轴棱锥的折射光路图；

图3为本实用新型的新型轴棱锥产生多个Bottle beam的轴向光强模拟图；

图4为本实用新型的新型轴棱锥产生多个Bottle beam的截面光强模拟图。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本实用新型的新型轴棱锥的结构和原理作进一步详细的说明。

本实用新型可产生多个局域空心光束的新型轴棱锥，如图1所示，包括沿同一轴心线设置的基底部分1和顶端部分2，此基底部分1为底角为γ、上底面半径为R₂、下底面半径为R₁的圆台状结构体，其中R₂＜R₁；此顶端部分2为以基底部分1的上底面为底面、曲率半径为r的球冠状结构体，顶端部分2的底面与基底部分1的上底面相吻合复合在一起，上述曲率半径