CN205899161U - 一种激光聚焦装置及汤姆逊散射系统 - Google Patents

一种激光聚焦装置及汤姆逊散射系统 Download PDF

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冯洁
王炜
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Abstract

本实用新型公开了一种激光聚焦装置及汤姆逊散射系统，属于光学元件领域。该激光聚焦装置包括激光器和轴锥镜，轴锥镜为轴对称透镜，轴锥镜的主光轴与激光器的出光口的中心线位于同一直线上，轴锥镜的外表面对应主光轴的部位设有全反射膜，全反射膜的圆心位于轴锥镜的主光轴上。本实用新型通过轴锥镜替代了常见的普通透镜，使得从激光器内射出的激光在经过轴锥镜聚焦后，能够具有较长的焦深，并且由于在轴锥镜的外表面对应主光轴的部位设有全反射膜，从而使得轴锥镜的主光轴部位不通光，使得轴锥镜成为一个通光面为环形的光学元件，从而使得聚焦后的激光能够等强分布。

Description

一种激光聚焦装置及汤姆逊散射系统
技术领域
本实用新型属于光学元件领域，特别涉及一种激光聚焦装置及汤姆逊散射系统。
背景技术
汤姆逊散射系统是一种用于EBIT(electron beam ion trap，电子束离子阱)光谱诊断的实验系统，汤姆逊散射系统包括激光聚焦装置，其是用于产生诱发汤姆逊散射光的源光源，主要功能是提供长焦深、小焦斑且轴向光强均匀的光束。
常见的激光聚焦装置通常包括激光器和普通透镜，受限于普通透镜的结构形状，激光聚焦装置所发出的光束的焦深非常短，无法满足实验需求，所以需求一种能够提供具有较长焦深光束的激光聚焦装置。
实用新型内容
为了解决现有的激光聚焦装置生成的光束焦深较短的问题，本实用新型实施例提供了一种激光聚焦装置及汤姆逊散射系统。所述技术方案如下：
一方面，本实用新型实施例提供了一种激光聚焦装置，所述激光聚焦装置包括激光器和轴锥镜，所述轴锥镜为轴对称透镜，所述轴锥镜的主光轴与所述激光器的出光口的中心线位于同一直线上，所述轴锥镜的外表面对应主光轴的部位设有全反射膜，所述全反射膜的圆心位于所述轴锥镜的主光轴上。
在本实用新型的一种实现方式中，所述轴锥镜包括第一折射面和第二折射面，所述第一折射面为平面，所述第二折射面为对数曲面，所述第一折射面和所述第二折射面同轴布置。
在本实用新型的另一种实现方式中，所述轴锥镜的材质为石英玻璃。
在本实用新型的又一种实现方式中，所述轴锥镜的半径为70mm至80mm。
在本实用新型的又一种实现方式中，所述轴锥镜的厚度为50mm-60mm。
在本实用新型的又一种实现方式中，所述全反射膜的半径为25mm至35mm。
在本实用新型的又一种实现方式中，全反射膜为硒化锌膜材。
在本实用新型的又一种实现方式中，所述激光器发出的光束的波长为500nm至550nm。
在本实用新型的又一种实现方式中，所述激光聚焦装置还包括托架，所述轴锥镜安装在所述托架上。
另一方面，本实用新型实施例提供了一种汤姆逊散射系统，所述散射系统包括上述激光聚焦装置。
本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本实用新型实施例所提供的激光聚焦装置采用轴锥镜替代了常见的普通透镜，使得从激光器内射出的激光在经过轴锥镜聚焦后，能够具有较长的焦深，并且由于在轴锥镜的外表面对应主光轴的部位设有全反射膜，从而使得轴锥镜的主光轴部位不通光，使得轴锥镜成为一个通光面为环形的光学元件，进而使得聚焦后的激光能够等强分布。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例提供的激光聚焦装置的结构示意图；
图2是本实用新型实施例提供的轴锥镜射出的激光在主光轴上的光强分布示意图；
图中各符号表示含义如下：
1-激光器，2-轴锥镜，21-主光轴，22-第一折射面，23-第二折射面，3-全反射膜，R为轴锥镜的半径，D为轴锥镜的厚度。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
实施例一
本实用新型实施例提供了一种激光聚焦装置，如图1所示，该激光聚焦装置包括激光器1和轴锥镜2，轴锥镜2为轴对称透镜，轴锥镜2的主光轴21与激光器1的出光口的中心线位于同一直线上，轴锥镜2的外表面对应主光轴21的部位设有全反射膜3，全反射膜3的圆心位于轴锥镜2的主光轴21上。
本实用新型实施例所提供的激光聚焦装置采用轴锥镜2替代了常见的普通透镜，使得从激光器1内射出的激光在经过轴锥镜2聚焦后，能够具有较长的焦深，并且由于在轴锥镜2的外表面对应主光轴21的部位设有全反射膜3，从而使得轴锥镜2的主光轴21部位不通光，使得轴锥镜2成为一个通光面为环形的光学元件，从而使得聚焦后的激光能够等强分布。
图2为轴锥镜射出的激光在主光轴上的光强分布示意图，由此可见，在3mm的焦深范围内(648.5mm～651.5mm)，光轴上的光强分布非常均匀，能够满足实验需求。
在本实用新型实施例中，激光聚焦装置还包括托架(图未示)，轴锥镜2安装在托架上，从而利用托架限定轴锥镜2和激光器1之间的相对位置关系。
在本实用新型实施例中，轴锥镜2包括第一折射面22和第二折射面23，第一折射面22为平面，第二折射面23为对数曲面，第一折射面22和第二折射面23同轴布置。
具体地，轴锥镜2的材质为石英玻璃。
具体地，轴锥镜2的半径R为70mm至80mm。
具体地，轴锥镜2的厚度D为50mm-60mm。
在本实用新型实施例中，全反射膜3的半径为25mm至35mm。
具体地，全反射膜3为硒化锌膜材。
具体地，激光器1发出的光束的波长为500nm至550nm。
实施例二
本实用新型实施例提供了一种汤姆逊散射系统，该汤姆逊散射系统包括实施例一所述的激光聚焦装置。
本实用新型实施例所提供的汤姆逊散射系统配置有激光聚焦装置，该激光聚焦装置采用轴锥镜替代了常见的普通透镜，使得从激光器内射出的激光在经过轴锥镜聚焦后，能够具有较长的焦深，并且由于在轴锥镜的外表面对应主光轴的部位设有全反射膜，从而使得轴锥镜的主光轴部位不通光，使得轴锥镜成为一个通光面为环形的光学元件，从而使得聚焦后的激光能够等强分布。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光聚焦装置，其特征在于，所述激光聚焦装置包括激光器和轴锥镜，所述轴锥镜为轴对称透镜，所述轴锥镜的主光轴与所述激光器的出光口的中心线位于同一直线上，所述轴锥镜的外表面对应主光轴的部位设有全反射膜，所述全反射膜的圆心位于所述轴锥镜的主光轴上。
2.根据权利要求1所述的激光聚焦装置，其特征在于，所述轴锥镜包括第一折射面和第二折射面，所述第一折射面为平面，所述第二折射面为对数曲面，所述第一折射面和所述第二折射面同轴布置。
3.根据权利要求1所述的激光聚焦装置，其特征在于，所述轴锥镜的材质为石英玻璃。
4.根据权利要求1所述的激光聚焦装置，其特征在于，所述轴锥镜的半径为70mm至80mm。
5.根据权利要求1所述的激光聚焦装置，其特征在于，所述轴锥镜的厚度为50mm-60mm。
6.根据权利要求1所述的激光聚焦装置，其特征在于，所述全反射膜的半径为25mm至35mm。
7.根据权利要求1所述的激光聚焦装置，其特征在于，全反射膜为硒化锌膜材。
8.根据权利要求1所述的激光聚焦装置，其特征在于，所述激光器发出的光束的波长为500nm至550nm。
9.根据权利要求1所述的激光聚焦装置，其特征在于，所述激光聚焦装置还包括托架，所述轴锥镜安装在所述托架上。
10.一种汤姆逊散射系统，其特征在于，所述散射系统包括上述权利要求1-9任一项所述的激光聚焦装置。
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