[发明专利]基于双光束激光阱的可调谐局域空心光束光镊系统

说明书

本发明涉及一种双光束激光阱的可调谐局域空心光束光镊系统，其包括激光源、光束整形组件、分光组件、反射镜组件、空心光束生成组件和空心光束会聚组件；空心光束生成组件包括第一双锥透镜和第二双锥透镜；空心光束会聚组件包括第一抛物曲面镜和第二抛物曲面镜；激光源发出的光束经过光束整形组件进行整形；再经过分光组件分为第一光束和第二光束；第一光束和第二光束分别经过反射镜组件后入射第一双锥透镜和第二双锥透镜，再分别经过第一抛物曲面镜和第二抛物曲面镜，经过第一抛物曲面镜和第二抛物曲面镜会聚后的光束形成可调谐的局域空心光束。本发明系统结构简单、便于操作、成本较低，提高了对空气中微粒的操纵性。

技术领域

本发明涉及应用光学技术领域，尤其涉及一种双光束激光阱的可调谐局域空心光束光镊系统。

背景技术

光镊系统是一种利用光阱来移动微小颗粒的光学系统。光镊技术使用激光束来实现对微米、纳米量级的微粒进行非机械接触式的捕获和操控，对微粒不会产生机械损伤，因而几乎不影响粒子周围的生物环境。一般情况下，光阱是由高数值孔径(NA)物镜将激光进行强聚焦，激光被聚焦的越厉害，光阱的梯度力越大，越有利于束缚微小颗粒。在光学领域中，局域空心光束具有局域三维封闭暗中空区域。由于局域空心光束具有三维封闭的暗中空区域和极高的强度梯度，从而根据局域空心光束的这种独特的光强分布使其在粒子操作与囚禁等领域有着非常重要的应用价值。

目前，现有的局域空心光束光镊系统，都是单光束光阱产生的局域空心光束，其限制了系统的工作距离及稳定性。同时，对于不同尺寸粒子，需要更换不同的装置进行捕获，其装置结构复杂，价格昂贵。

发明内容

为解决上述背景技术中存在的问题，本发明提出一种双光束激光阱的可调谐局域空心光束光镊系统，该系统结构简单、便于操作、成本较低，提高了对空气中微粒的操纵性。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种双光束激光阱的可调谐局域空心光束光镊系统，其特殊之处在于：

包括激光源、光束整形组件、分光组件、反射镜组件、空心光束生成组件和空心光束会聚组件；

所述空心光束成长组件包括第一双锥透镜和第二双锥透镜，所述第一双锥透镜和第二双锥透镜锥顶相对设置；

所述空心光束会聚组件包括第一抛物曲面镜和第二抛物曲面镜，所述第一抛物曲面镜和第二抛物曲面镜位于第一双锥透镜和第二双锥透镜之间，且第一双锥透镜和第二双锥透镜对称设置，所述第一抛物曲面镜的光轴和第一双锥透镜的光轴在一条直线上；

所述激光源发出的光束经过光束整形组件进行整形，所述整形是指对光束进行准直；整形后的光束经过分光组件，分光组件将光束分为第一光束和第二光束，第一光束和第二光束分别经过反射镜组件后入射第一双锥透镜和第二双锥透镜后形成两束空心光束，两束空心光束再分别经过第一抛物曲面镜和第二抛物曲面镜，第一抛物曲面镜和第二抛物曲面镜分别对两束空心光束进行会聚，经过第一抛物曲面镜和第二抛物曲面镜会聚后的光束形成可调谐的局域空心光束。

进一步地，上述光束整形组件包括沿光束入射方向依次设置的非球面镜、第一柱面镜和第二柱面镜。

进一步地，上述分光组件包括分光棱镜。

进一步地，上述第一双锥透镜的一端为凹锥，另一端为凸锥，所述凹锥的曲率半径和面型与凸锥的保持一致；所述第二双锥透镜与第一双锥透镜的参数相同。

进一步地，上述激光源为半导体激光器。

进一步地，上述激光源为边发射式半导体激光器。

进一步地，上述非球面镜放置在激光源后2.83mm距离处，第一柱面镜和第一柱面镜之间的距离为其二者焦距之和。

本发明的优点：