專利名稱：一種產(chǎn)生無衍射線結(jié)構(gòu)光的光學元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種光學元器件，具體是指一種產(chǎn)生無衍射線結(jié)構(gòu)光的光學元件。
背景技術(shù)：
無衍射光束，是指一種在傳播過程中橫向光場分布不隨傳播距離發(fā)生變化的光束，其具有中心光斑小、傳輸中保持光強分布不變、光強高度集中、自重建等特性，由此其成為近年來光學研究的一個熱點，并且在高精度定性、光鑷、原子引導等領(lǐng)域取得了重大的成果。無衍射光束根據(jù)光源結(jié)構(gòu)的不同可分為無衍射點結(jié)構(gòu)光和無衍射線結(jié)構(gòu)光，傳統(tǒng)無衍射點結(jié)構(gòu)光(亦稱點無衍射光源)可以由軸棱錐產(chǎn)生，但是其在大面積測量中測量速度受到很大限制，而無衍射線結(jié)構(gòu)光(亦稱線無衍射光源)既具有線結(jié)構(gòu)特點，又具有無衍射光焦深長，焦點光斑線徑小等優(yōu)點，所述這些特點同時滿足大面積、大量程、高速度測量的要求。產(chǎn)生無衍射線結(jié)構(gòu)光的方法，一傳統(tǒng)又普遍的做法是采用普通正等腰三角棱鏡，其具有簡化測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、無需不斷對焦等優(yōu)點，但其實際應用中存在兩個缺點一是其產(chǎn)生的無衍射線結(jié)構(gòu)光在垂直于傳播方向上呈光柵型結(jié)構(gòu)，光強呈均勻分布，由此光能量不能集中在中心無衍射光上，存在光束質(zhì)量不足、能量利用率低的缺陷；二是要產(chǎn)生較大的無衍射距離，所述正等腰三角棱鏡的底角要做得足夠小，而小底角棱鏡加工難度大，成本也較尚ο有鑒于此，本發(fā)明人針對現(xiàn)有產(chǎn)生無衍射線結(jié)構(gòu)光的光學器件行了深入研究，本案由此產(chǎn)生。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種產(chǎn)生無衍射線結(jié)構(gòu)光的光學元件，其不僅克服了現(xiàn)有技術(shù)中存在元件加工難度大、成本高的問題，而且還克服了由于光能量不夠集中而導致光束質(zhì)量不足、能量利用率低等缺陷。為了達成上述目的，本實用新型的解決方案是—種產(chǎn)生無衍射線結(jié)構(gòu)光的光學元件，其為一條形狀的棱鏡本體，該棱鏡本體包括有橫截面分別呈等腰三角形和長方形的等腰三角部分和長方體部分，該長方體部分的一底面復合于上述等腰三角部分的底面上且兩者的底面相吻合；上述長方體部分的另一底面凹設有一沿上述棱鏡本體的長度方向延伸的貫通狀等腰三角槽，該等腰三角槽的橫截面呈等腰三角形，于同一橫截面上該等腰三角槽的頂點與上述等腰三角部分的頂點之間的連線垂直于上述等腰三角部分的底面，上述等腰三角槽的等腰三角的底邊長、底角分別小于上述等腰三角部分的等腰三角的底邊長和底角，而且該二底角均為大于0度小于10度。上述等腰三角部分和長方體部分為一體成型結(jié)構(gòu)，或者為分開的獨立結(jié)構(gòu)且二者相適配地膠合于一起。[0009]采用上述方案后，本實用新型一種產(chǎn)生無衍射線結(jié)構(gòu)光的光學元件，其包括有橫截面分別呈等腰三角和長方形的等腰三角部分和長方體部分，該等腰三角部分相當于一正等腰三角棱鏡，所述開設有等腰三角槽的長方體部分相當于一負等腰三角棱鏡，假設該正等腰三角棱鏡和負等腰三角棱鏡的底角分別為rl和r2，所述光學元件的結(jié)構(gòu)可分為位于中間部分的相當于一底角為rl-r2的正等腰三角棱鏡和位于兩側(cè)部分的相當?shù)捉菫閞l的普通正等腰三角棱鏡，則當平面光入射棱鏡組合后會產(chǎn)生兩束無衍射線結(jié)構(gòu)光，由于所述底角的不同，其對光線的偏折能力也不同，而且兩側(cè)部分產(chǎn)生的偏折大于中間部分產(chǎn)生的偏折，由此所述兩束無衍射線結(jié)構(gòu)光會于中心線處存在一光場重疊的公共部分，該公共部分內(nèi)的光場是由兩個無衍射線結(jié)構(gòu)光場疊加構(gòu)成的，則光的能量能夠較集中在所得無衍射光的中心線處，產(chǎn)生了中心光強較強的無衍射線結(jié)構(gòu)光，故所得無衍射線結(jié)構(gòu)光的光束質(zhì)量高，能量利用率高；另外，得到所述高性能的無衍射線結(jié)構(gòu)光的本新型光學元件，其所采用的棱鏡本體的底角只要大于0度小于10度即可，而無需追求特別小角度的底角，同現(xiàn)有技術(shù)相比本案整個元件還具有加工簡易、加工成本低的優(yōu)點。

圖1是本實用新型一較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型另一較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實用新型的光路示意圖。標號說明棱鏡本體1等腰三角部分 11長方體部分 12等腰三角槽 12具體實施方式
為了進一步解釋本實用新型的技術(shù)方案，下面通過具體實施例來對本實用新型進行詳細闡述。本實用新型涉及的一種產(chǎn)生無衍射線結(jié)構(gòu)光的光學元件，參見圖1所示，其為一由光學玻璃(可以為普通K9光學玻璃)制成的棱鏡本體1，該棱鏡本體1呈條形狀結(jié)構(gòu)，其包括有橫截面分別呈等腰三角形狀和長方形的等腰三角部分11和長方體部分12，具體的，該長方體部分12的一底面(對應長、寬所在的面)復合于等腰三角部分11的底面上，且兩者的底面相吻合，由此構(gòu)成橫截面呈五邊形的棱鏡本體結(jié)構(gòu)(參見圖2)。所述長方體部分12的另一底面的中間位置處磨削有一貫通狀等腰三角槽121，該等腰三角槽121沿棱鏡本體1的長度方向延伸，且此等腰三角槽121的橫截面呈等腰三角形，于同一橫截面上該等腰三角槽121的頂點與等腰三角部分11的頂點之間的連線垂直于等腰三角部分11的底面(由圖2可以看出)，則由等腰三角部分11、長方體部分12各自的頂點所在的二頂點線構(gòu)成的平面(即圖1中X-Z軸所在的平面)為中心對稱面，整個光學元件的結(jié)構(gòu)相對該中心對稱面對稱。倘若稱所述等腰三角部分11為正等腰三角棱鏡，則所述開設有等腰三角槽121的長方體部分12可相當于為一負等腰三角棱鏡，參見圖2所示，所述等腰三角部分11的等腰三角的底邊長為Li，底角為rl，長方體部分12的等腰三角的底邊長為L2，底角為r2，則Ll>L2，rl > r2，而且該rl、r2均為大于0度小于10度。這里需要說明的是，所述棱鏡本體1的兩部分等腰三角部分11和長方體部分12，二者一實施方式為一體成型結(jié)構(gòu)，參見圖1-2所示；另一種實施方式參見圖3，等腰三角部分11和長方體部分12為分開的獨立結(jié)構(gòu)，二者相適配地膠合于一起，特別的，為了便于等腰三角部分11實際中的制作，如圖3所示，獨立的等腰三角部分11的底面處還一體成型有與與長方體部分12結(jié)構(gòu)相類似的基座結(jié)構(gòu)，即此處的等腰三角部分11實際為一橫截面為五邊形的結(jié)構(gòu)體，其與所述長方體部分12相互膠合同樣可以構(gòu)成一本新型的棱鏡本體1結(jié)構(gòu)。由此，如圖4所示，所述光學元件的結(jié)構(gòu)可分為中間部分A和兩側(cè)部分B，該中間部分A相當于一底角為rl-r2的正等腰三角棱鏡，兩側(cè)部分B相當一底角為rl的普通正等腰三角棱鏡，則當平面光入射棱鏡組合后會產(chǎn)生兩束無衍射線結(jié)構(gòu)光，圖中Zl為中間部分A產(chǎn)生的無衍射線結(jié)構(gòu)光的最大無衍射距離，Z2為兩側(cè)部分B產(chǎn)生的無衍射線結(jié)構(gòu)光的最大無衍射距離；所述中間部分A和兩側(cè)部分B，二者折射率相同，但二者的底角不同，故二者對光線的偏折能力也就不同，由于兩側(cè)部分B的底角大于中間部分A的底角，從而兩側(cè)部分B產(chǎn)生的偏折大于中間部分A產(chǎn)生的偏折，進而所述兩束無衍射線結(jié)構(gòu)光會于中心線處存在一光場重疊的公共部分Zm，由幾何光學和衍射積分的理論可以分析，該公共部分Zm范圍內(nèi)的光場是由兩個無衍射線結(jié)構(gòu)光場疊加構(gòu)成的，則光的能量能夠較集中在所得無衍射光的中心線處，產(chǎn)生了中心光強較強的無衍射線結(jié)構(gòu)光，具有光束質(zhì)量高、能量利用率高的特點ο作為本新型一個應用例，可以選擇參數(shù)rl = 7. 33°，r2 = 2. 33°，Ll = 44mm, L2=30mm，入射平面光束的波長λ = 632. 8nm，其所得到的光強分布圖，與同樣的平面光束射入普通三角棱鏡所得到的光強分布圖對比，本新型光學元件使光強的能量分布改變，集中于中心光強處。再有，得到所述高性能的無衍射線結(jié)構(gòu)光的本新型光學元件，其所采用的棱鏡本體1的底角(包括等腰三角部分11和等腰三角槽121的底角)只要大于0度小于10度即可，而無需追求特別小角度的底角，同現(xiàn)有技術(shù)相比本案整個元件還具有加工簡易、加工成本低的優(yōu)點。上述實施例和圖式并非限定本實用新型的產(chǎn)品形態(tài)和式樣，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對其所做的適當變化或修飾，皆應視為不脫離本實用新型的專利范疇。
權(quán)利要求1.一種產(chǎn)生無衍射線結(jié)構(gòu)光的光學元件，其特征在于為一條形狀的棱鏡本體，該棱鏡本體包括有橫截面分別呈等腰三角形和長方形的等腰三角部分和長方體部分，該長方體部分的一底面復合于上述等腰三角部分的底面上且兩者的底面相吻合；上述長方體部分的另一底面凹設有一沿上述棱鏡本體的長度方向延伸的貫通狀等腰三角槽，該等腰三角槽的橫截面呈等腰三角形，于同一橫截面上該等腰三角槽的頂點與上述等腰三角部分的頂點之間的連線垂直于上述等腰三角部分的底面，上述等腰三角槽的等腰三角的底邊長、底角分別小于上述等腰三角部分的等腰三角的底邊長和底角，而且該二底角均為大于0度小于10度。
2.如權(quán)利要求1所述的一種產(chǎn)生無衍射線結(jié)構(gòu)光的光學元件，其特征在于上述等腰三角部分和長方體部分為一體成型結(jié)構(gòu)，或者為分開的獨立結(jié)構(gòu)且二者相適配地膠合于一起。
專利摘要本實用新型公開一種產(chǎn)生無衍射線結(jié)構(gòu)光的光學元件，其為一條形狀的棱鏡本體，該棱鏡本體包括有等腰三角部分和長方體部分，該長方體部分的一底面復合于上述等腰三角部分的底面上，且兩者的底面相吻合；長方體部分的另一底面上凹設有一沿棱鏡本體的長度方向延伸的貫通狀等腰三角槽，該等腰三角槽的橫截面呈等腰三角形，等腰三角槽的等腰三角的底邊長、底角分別小于等腰三角部分的等腰三角的底邊長和底角，而且該二底角均為大于0度小于10度；本新型不僅克服了現(xiàn)有技術(shù)中存在元件加工難度大、成本高的問題，而且還克服了由于光能量不夠集中而導致光束質(zhì)量不足、能量利用率低等缺陷。
文檔編號G02B7/18GK202339419SQ20112047498
公開日2012年7月18日 申請日期2011年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月24日
發(fā)明者吳志偉 申請人:泉州師范學院