[实用新型]周期Bottle beam自重建的光学系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种利用圆锥透镜对无衍射贝塞尔(Bessel)光束进行线聚焦，产生周期局域空心光束(Bottle beam)后经障碍物发生自重建的技术研究。 

背景技术

自1987年J.Durnin首次提出了无衍射Bessel光束以来，由于其特有的性质而被广泛地应用于粒子囚禁、粒子的光学引导、生物细胞的成像和信息提取、光学成像、光学拉力等领域。 

无衍射Bessel光束经过整形后可以产生Bottle beam，它是一束在传播方向上有着光强极小(甚至为零)的暗中空区域，在此区域外围绕着高强度光的一种特殊空心光束。由于Bottle beam具有三维封闭的暗中空区域和极高的强度梯度，可以捕获进而操控微小粒子，实现对微粒的全方位三维操作，可以作为激光导管和光学扳手等工具，尤其是作为光镊操纵微粒具有非接触、低损伤等优点。它作为激光导管和光学扳手等在生命科学和纳米科技中起到了不可忽略的作用。 

无衍射Bessel光束除了无衍射特性外，它的另一个重要特性就是遇到障碍物后可以实现光束的自重建，周期Bottle beam也具有自重建的特性。 

基于周期Bottle beam的这种特性，本实用新型人提出了一种用轴棱锥对无衍射Bessel光束进行线聚焦来产生周期Bottle beam后经障碍物重建的光学系统，用于对周期Bottle beam自重建的特性进行研究。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种周期Bottle beam自重建的光学系统，用于对周期Bottle beam自重建的特性进行研究，为研究周期Bottle beam自重建提供了一种简洁、有效的途径。 

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案： 

周期Bottle beam自重建的光学系统，包括光学平台，该光学平台上放置有激光器，沿该激光器的激光光路依次放置可调衰减器、短焦距透镜、长焦距透镜、光阑、第一轴棱锥、第二轴棱锥和不透光障碍物；其中，激光器、可调衰减器、短焦距透镜、长焦距透镜、光阑、第一轴棱锥、第二轴棱锥和不透光障碍物的中心都在光轴上；上述短焦距透镜和长焦距透镜之间的距离为两透镜的焦距之和；上述第一轴棱锥紧靠着上述光阑；上述第一轴棱锥的底角γ₁小于上述第二轴棱锥的底角γ₂；上述第二轴棱锥处在上述第一轴棱锥产生的1/2最大无衍射距离处；上述不透光障碍物与上述第二轴棱锥之间的距离小于10cm。 

上述激光器为He-Ne激光器。 

上述可调衰减器由二偏振片组成，由该二偏振片的偏振方向形成的夹角为可调。 

上述光阑为半径可调的圆形光阑，用于改变入射到上述第一轴棱锥的光束半径。 

采用上述方案后，当激光器发出的激光光束依次经可调衰减器的衰减、短焦距透镜和长焦距透镜准直扩束后，经由光阑，再正入射到第一轴棱锥上，并在第一轴棱锥后一定距离内形成近似无衍射区域，在此无衍射区域内由第二轴棱锥对产生的无衍射光束进行聚焦而形成周期Bottle beam，在 周期Bottle beam范围内放入不透光障碍物，周期Bottle beam不会因此而停止，而是绕过不透光障碍物继续向前传播。在不透光障碍物后面将投下阴影区，而后逐渐恢复到周期Bottle beam的光强分布。 

本实用新型的光学系统为研究周期Bottle beam自重建提供了一种简洁、有效的方法。对周期Bottle beam在多层面粒子操控和光学微操作等方面的应用提供了有力的条件。 

附图说明

图1为本实用新型光学系统的结构示意图； 

图2为本实用新型光学系统的光路示意图； 

具体实施方式

为了进一步解释本实用新型系统的技术方案，下面结合附图来对本实用新型系统的结构和原理进行详细阐述。