CN101788715B - 一种产生局域空心光束的光学元件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可产生局域空心光束的光学元件，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中间部分和两端部分，中间部分的折射率大于两端部分的折射率。本发明与现有技术相比，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。
Description
技术领域
本发明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。
发明内容
本发明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。
本发明的技术方案是这样的：一种可产生局域空心光束的光学元件，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，本发明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。本发明与现有技术相比，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为本发明的结构示意图；
图2为本发明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发明的结构和原理作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明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。
Claims (2)
1.一种可产生局域空心光束的光学元件，其特征在于：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。
2.根据权利要求1所述的一种可产生局域空心光束的光学元件，其特征在于：上述三部分的径向长度大致相等。
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