激光束輻照度控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】公開了一種控制光線輻照度的輻照度控制系統(tǒng)(“ICS”)。ICS包括光束平移器和光束發(fā)射器。光束平移器以基本垂直于光束傳播方向，以需要的位移平移光束，從而光束發(fā)射器能夠消除部分平移的光束，并且光束可以以需要的輻照度輸出。基于光束平移的量，光束發(fā)射器衰減光束的輻照度。ISC能夠并入到熒光顯微儀器中，來提供對激發(fā)光束的輻照度的高速，微調(diào)控制。
【專利說明】激光束輻照度控制系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2011年3月I日提交的，臨時(shí)申請?zhí)枮镹0.61/447711的優(yōu)先權(quán)。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本公開涉及用于激光束輻照度調(diào)節(jié)和控制的外部系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004]獲得超過一個(gè)數(shù)量級或更多輻照度范圍的激光束輻照度的調(diào)節(jié)和控制可能是困難的。對于一些應(yīng)用，甚至在該范圍內(nèi)，從典型的激光器輸出的光的輻照度的精度和穩(wěn)定性常常是次優(yōu)的?？刂萍す廨椪斩鹊牡湫徒鉀Q方案包括控制施加到源的電流，或者在激光束的路徑上設(shè)置中性密度濾光器來減少光束輻照度。近年來，通過減少快門的大小，以及通過增加用于控制快門的電功率，對于速度，激光快門已經(jīng)最佳化。因此，激光快門能夠設(shè)置在激光束的路徑中，從而將激光束“開”和“關(guān)”。
[0005]然而，電流控制，密度濾光，以及使用快門來調(diào)節(jié)和控制激光束的輻照度并不是最佳的，尤其是當(dāng)需要在亞毫秒時(shí)間等級內(nèi)調(diào)節(jié)激光的時(shí)候。例如，對于線性控制的電源，激光器的反應(yīng)時(shí)間典型的是非線性的，其限制了可調(diào)節(jié)范圍大約為一個(gè)數(shù)量級。此外，傳統(tǒng)激光器的溫度在工作期間可能波動(dòng)，導(dǎo)致了進(jìn)一步的輻照度不穩(wěn)定性。中性密度濾光器可以在幾個(gè)數(shù)量級上改進(jìn)輻照度范圍，但是濾光器僅僅提供粗略的輻照度調(diào)節(jié)，并且無論減少開孔的大小還是更高的驅(qū)動(dòng)電壓，傳統(tǒng)的高速快門并不能獲得亞毫秒級的開和關(guān)時(shí)間。由于上述原因，利用依賴高速控制激光輻照度的儀器，進(jìn)行開發(fā)和工作的工程師和科學(xué)家們，不斷尋找用于在亞毫秒時(shí)間等級內(nèi)調(diào)節(jié)和控制激光束輻照度的機(jī)制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]公開了一種控制光線輻照度的輻照度控制系統(tǒng)(“ICS”)。ICS包括光束平移器和光束發(fā)射器。光束平移器以基本垂直于光束傳播方向，以需要的位移平移光束，使得光束發(fā)射器能夠消除部分平移的光束，并且光束以需要的輻照度輸出。基于光束平移的量，光束發(fā)射器衰減光束的輻照度。ISC能夠并入到熒光顯微儀器中，提供對激發(fā)光束的輻照度的高速，微調(diào)控制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1表示示例輻照度控制系統(tǒng)的示意圖。
[0008]圖2A-2B表示輻照度控制系統(tǒng)的光束發(fā)射器的示例實(shí)現(xiàn)的示意圖，以及單模光纖和相關(guān)的接受:光維區(qū)的等距視圖。
[0009]圖3A-3C表示輻照度控制系統(tǒng)的光束平移器和光束發(fā)射器的示例示范。
[0010]圖4A-4B表不從單模光纖輸入和輸出的光的福照度剖面。
[0011]圖5表示輻照度控制系統(tǒng)的光束發(fā)射器的示例實(shí)現(xiàn)的示意圖。[0012]圖6A-6B表示示例光束平移器的俯視圖和等距視圖。
[0013]圖7表不圖6中表不的光束平移器的不例不范。
[0014]圖8A-8C表示穿過圖6中表示的光束平移器的光線相關(guān)聯(lián)的內(nèi)部路徑的快照(snapshots)。
[0015]圖9A表示示例光束平移器的等距視圖。
[0016]圖9B表示為圖9A中表示的光束平移器的示例示范。
[0017]圖1OA表示示例光束平移器的等距視圖。
[0018]圖1OA表不圖1OA中表不的光束平移器的不例不范。
[0019]圖11表示具有并入的輻照度控制系統(tǒng)的示例熒光顯微儀器的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]圖1表示示例輻照度控制系統(tǒng)(“ ICS”)100的示意圖。該ICS100包括光束平移器104，光束發(fā)射器106，分束器108和反饋控制110。方向箭頭112表示從光源102輸出到光束平移器104的準(zhǔn)直光束。方向箭頭114表示從平移器104輸出的光束，該光束在z方向傳播，并輸入到發(fā)射器106。平移器104以基本上垂直于光束114傳播的方向平移或移動(dòng)光束114，如在方向箭頭116和118表示的X方向上。方向箭頭120表示從發(fā)射器106輸出的光束，該發(fā)射器106基于光束114被平移器104平移的量，衰減輸入光束114的輻照度。例如，短劃線122表不發(fā)射器106的光軸。輸入光束114離光軸122平移得越遠(yuǎn),輸出光束120的輻照度越小。圖1包括輸出光束120的輻照度與從輸入光束114的中心到光軸122的距離的關(guān)系曲線的示例標(biāo)繪圖124。曲線126表示輸出光束120的輻照度如何隨著輸入光束114遠(yuǎn)離光軸122平移而減小。在該示例標(biāo)繪圖中，當(dāng)輸入光束114的中心與光軸122重合時(shí)，輸出光束120的福照度達(dá)到最大,并且隨著輸入光束114遠(yuǎn)離光軸122平移,輸出光束120的輻照度接近0，或轉(zhuǎn)為“關(guān)”。
[0021]如圖1所不,分束器108位于輸出光束120的路徑中，以反射輸出光束120的一部分128到反饋控制110，并在輸出光束130中傳送輻照度的大部分。分束器108可以是光束分離立方體或部分鍍銀反射鏡。反饋控制110是基于該部分128的輻照度來控制平移器工作的電子器件。反饋控制110包括光電探測器，如光電二極管，處理器和存儲器。反饋控制110持續(xù)監(jiān)控該部分128的輻照度，以確定輸出光束120的輻照度是否改變，并相應(yīng)地調(diào)節(jié)光束120的輻照度。當(dāng)該部分128的輻照度處于選擇的最小和最大輻照度閾值之外的時(shí)候，控制110發(fā)送電信號至平移器104以平移輸入光束114，使得該部分128的輻照度處于最小和最大輻照度閾值之中。例如，當(dāng)該部分128的輻照度落到最小閾值以下的時(shí)候，反饋控制110發(fā)送信號至平移器104，將光束朝向光軸122平移。另一方面，當(dāng)該部分128的輻照度超過最大閾值的時(shí)候，反饋控制110發(fā)送信號至平移器104，以將光束遠(yuǎn)離光軸122平移。備選地，反饋控制110可以引導(dǎo)光束平移器104以改變光束120的輻照度。例如，反饋控制110可以引導(dǎo)平移器104來來回地移動(dòng)光束114來得到光束120中需要的調(diào)制的輻照度模式。例如，光束120可以具有正弦波模式或者可以被調(diào)制成編碼信息。
[0022]圖2A表示光束發(fā)射器106的示例實(shí)現(xiàn)的示意圖。該發(fā)射器106包括具有圓形孔徑204的平板202，透鏡206，和單模光纖208。如圖2A所示，孔徑206的中心，透鏡206的光軸，以及光纖208的光軸重合以形成上述發(fā)射器106的光軸122。在圖2A的不例中，透鏡206沿光軸122定位，使得透鏡206的焦點(diǎn)210位置沿著光軸122，并且在透鏡206處光纖208的接受光錐區(qū)212的直徑d'近似等于孔徑204的直徑(即，d?d')。接受光錐區(qū)212的直徑通過與光軸122的接受角Θ來確定，其與光纖208的數(shù)值孔徑相關(guān)。圖2B表示光纖208和接受光錐區(qū)212的等距視圖。聚焦到焦點(diǎn)210的光位置在接受光錐區(qū)212內(nèi)，并且限制到芯214。換言之，透鏡206將從孔徑204輸出的光線整形，使得光位置在接受光錐區(qū)212中。
[0023]圖3A-3C表示光束平移器104和發(fā)射器106的示例示范，它們操作用來調(diào)節(jié)從源102輸出的光線302的輻照度。如圖3A-3C所示，平移器104將準(zhǔn)直光束302重定向成平行于光軸122向著發(fā)射器106。為了獲得光到光纖208的最大耦合效率，光束302的直徑調(diào)整為近似匹配光纖208的接受光錐區(qū)212的直徑。在圖3A的示例中，平移器104平移光束使得光束302的中心與光軸122重合。結(jié)果，光束302的外圍部分被圍繞孔徑204的邊緣(如在孔徑邊緣點(diǎn)306和308)的平板202截?cái)嗷蚣舫?，來產(chǎn)生稍窄的光束304。透鏡206將光束304聚焦成位置基本上在光纖208的接受光錐區(qū)212內(nèi)的形狀，使得光束304進(jìn)入到芯214。圖3A包括與光束302和304相關(guān)聯(lián)的輻照度標(biāo)繪圖310。垂直軸312表示輻照度，并且水平軸314表示在X方向上穿過光束302和304的中心的距離。曲線316表示在x方向穿過光束302中心的高斯形輻照度分布剖面。在圖3A的示例中，光束302從平移器104輸出，使得光束的最高輻照度部分與光軸122重合，其通過與光軸122重合的峰值318來表示。位于曲線316下方的全部區(qū)域表示光束302沿X軸的輻照度。位于曲線316下方的陰影區(qū)域320表示光束304沿X軸的輻照度。非陰影尾部324和326表示被圍繞孔徑204的平板202截?cái)嗷蚣舫墓馐?02的輻照度。因此，進(jìn)入芯214的光束304的輻照度小于光束302的輻照度。
[0024]在圖3B中，平移器104在方向328上平移光束302，使得光束302的中心偏離光軸122。在該示例中，光束302的大的外部部分被圍繞孔徑204的邊緣的平板202截?cái)?，以產(chǎn)生較窄的光束330。透鏡206將光束330聚焦成其位置基本上在光纖208的接受光錐區(qū)212內(nèi)的形狀，使得光束330進(jìn)入到芯214。圖3B包括具有遠(yuǎn)離光軸122移動(dòng)的曲線316的輻照度標(biāo)繪圖332，以表示光束328和330的輻照度剖面。位于曲線316下方的陰影區(qū)域334表示沿X軸的光束330的輻照度。陰影區(qū)域336表示光束302被平板202截?cái)嗟妮椪斩炔糠帧?biāo)繪圖332披露了光束330的最高輻照度部分位置遠(yuǎn)離光軸122，并且進(jìn)入芯214的光束330的輻照度顯著小于光束302的輻照度。
[0025]在圖3C中，平移器104在方向328上還更遠(yuǎn)地平移光束302，導(dǎo)致光束302的大部分被平板202截?cái)?，以產(chǎn)生非常窄的光束338。透鏡206將光束338聚焦成其位置基本上在光纖208的接受光錐區(qū)212內(nèi)的形狀，使得光束338進(jìn)入到芯214。圖3B包括具有遠(yuǎn)離光軸122移動(dòng)的曲線316的輻照度標(biāo)繪圖340，以表示光束338的輻照度剖面。位于曲線314下方的陰影區(qū)域342表示沿X軸的光束334的輻照度。陰影區(qū)域344表示光束302被平板202截?cái)嗟妮椪斩炔糠?。?biāo)繪圖340披露了從平移器104輸出的光束302，其中光束302的許多輻照度被平板202截?cái)?，留下具有比光?02小得多的輻照度的光束338進(jìn)入到芯214。
[0026]允許光束302射到平板202上，以截?cái)喙馐?02輻照度的一部分，如上參考圖3A-3C所述，可能導(dǎo)致無法接受的散射。在備選實(shí)施例中，平板202還可以包括位于孔徑204的一部分周圍的用于截?cái)喙獾恼{(diào)整好角度的反射面或反射鏡(未示出)。反射鏡可以是調(diào)整好角度并配置為反射光束302被平板202截?cái)嗟牟糠种辆哂懈吖β侍幚砟芰Φ墓馐占?未示出)。例如，光束收集器可以是陽極氧化至黑色，并封裝在黑色的，有棱的內(nèi)部的罐中的鋁圓錐。只有圓錐點(diǎn)暴露于反射的光束，使得反射的光的大部分以某一角度與圓錐相切。來自黑色表面的任何反射隨后被罐吸收。
[0027]單模光纖208提供從透鏡206輸出的非對稱光束的空間濾光。例如，如上參考圖3B和3C所述，當(dāng)光束進(jìn)入到光纖208的芯214時(shí)，光束330和338具有非對稱輻照度分布。由于光纖208是單模光纖，即使具有非對稱輻照度分布的光束進(jìn)入到光纖208，在光纖208的相對端輸出具有對稱的福照度分布的光束。圖4A-43分別表不光纖208的輸入和輸出端。在圖4A中，光纖的輸入端沿著光軸122面對透鏡206設(shè)置，如圖2_3所示。陰影區(qū)域402表示被輸入光纖208的非對稱光束的最大輻照度部分占用的芯214的區(qū)域。圖4A包括與輸入芯的光束相關(guān)的輻照度剖面的標(biāo)繪圖404。垂直軸406表示在X方向穿過芯214的距離，水平軸408表示輻照度，并且曲線410表示進(jìn)入到光纖208的輸入端的非對稱光束的輻照度。標(biāo)繪圖404披露了輸入光束的最大部分的輻照度位置離開芯214的中心。在圖4B中，陰影區(qū)域412表示被從光纖208輸出的光束的最大輻照度部分占用的芯214的區(qū)域。圖4B包括與從芯214輸出的光束相關(guān)的福照度剖面的標(biāo)繪圖414。垂直軸416表不在任意方向穿過芯214的距離，水平軸418表示輻照度，并且曲線420表示從光纖208輸出的光束的輻照度。標(biāo)繪圖414表不從光纖208輸出的光束的對稱福照度剖面。
[0028]在備選實(shí)施例中，光束發(fā)射器的單模光纖能夠由具有衍射限制的針孔孔徑的平板(也被稱作空間濾光器)替代。圖5表示光束發(fā)射器500的示例實(shí)現(xiàn)的示意圖。發(fā)射器500類似于上述的發(fā)射器106，但是用具有圓形針孔大小的孔徑504的平板502代替單模光纖208。如圖5所示，孔徑204和504的中心沿著透鏡206的光軸506設(shè)置，該透鏡206的光軸506也是發(fā)射器500的光軸?？讖?04是衍射限制孔徑,其直徑近似于單模光纖芯的直徑。例如，孔徑504的直徑范圍在大約3-4微米之間變化。
[0029]圖6A-6B表不不例光束平移器600的俯視圖和等距視圖。平移器600包括掃描反射鏡602,第一平面固定反射鏡604和第二平面固定反射鏡606。對第一反射鏡604的反射面調(diào)整角度以向著掃描反射鏡602和固定反射鏡606之間的區(qū)域，并且對第二反射鏡606的反射面調(diào)整角度以向著掃描反射鏡602和第一反射鏡604之間的區(qū)域。反射鏡604，606和608的反射面基本上垂直于相同的平面，其中反射鏡關(guān)于垂直于該平面的軸旋轉(zhuǎn)。在圖6A-6B的示例中，掃描反射鏡602是檢流計(jì)反射鏡，其包括附接到電動(dòng)機(jī)610的可旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸的平面樞軸反射鏡608，電動(dòng)機(jī)可以是檢流計(jì)電動(dòng)機(jī)或步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。備選地，掃描反射鏡可以是壓電控制反射鏡。如圖6A-6B所示，反射鏡608通過電動(dòng)機(jī)610在一定角度范圍內(nèi)，來回地連續(xù)旋轉(zhuǎn)。由于光束平移器600由反射鏡而不是透鏡組成，平移器600基本上是消色差的。換言之，平移器600對所有波長進(jìn)行相同的操作而沒有色象差。
[0030]圖7表示在工作中的光束平移器600的俯視圖。光線700 (例如如上所述從光源102輸出的光線)直接引導(dǎo)到反射鏡608。圖7表示反射鏡608在三個(gè)位置1，2和3旋轉(zhuǎn)，其僅表示反射鏡608的旋轉(zhuǎn)位置的連續(xù)體(continuum)中的三個(gè)。不同模式的線701-703分別表示當(dāng)樞軸反射鏡608旋轉(zhuǎn)到三個(gè)位置1，2和3中的一個(gè)時(shí)，光束700穿過平移器600的三個(gè)不同的路徑。離開反射鏡604，606和608的反射是共面的。如圖7的示例中所示，對固定反射鏡604和606以及樞軸反射鏡608定位，使得通過四次反射后，光束沿著三條基本平行的路徑之一輸出。換言之，反射鏡608可以旋轉(zhuǎn)到位置的連續(xù)體的的任意一個(gè)，該位置導(dǎo)致經(jīng)過四次反射后，沿著基本上平行的路徑的連續(xù)體的之一，從平移器600輸出光束。路徑701-703間隔的量，由反射鏡604，606和608間隔的量所確定。大體上，反射鏡604，606和608隔開越遠(yuǎn)，平移就越大。理想地，輸出光束可沿著其行進(jìn)的輸出路徑，為平行或非相交的，但是實(shí)際上，由于反射鏡的相對位移和朝向的輕微變化，認(rèn)識到路徑可以僅是近似平行，或在遠(yuǎn)離平移器600很長的距離處相交。結(jié)果，可以沿其從平移器600輸出光束的路徑被稱為近似平行的。
[0031]對于樞軸反射鏡308的每一個(gè)旋轉(zhuǎn)位置(其導(dǎo)致光束700位于平行路徑中的一個(gè)上)，對于總共四次的反射，光束400被樞軸反射鏡308反射兩次,被第一固定反射鏡304反射一次，并且被第二固定反射鏡306反射一次。圖8A-8C表示當(dāng)樞軸反射鏡608分別旋轉(zhuǎn)到三個(gè)位置1，2和3時(shí)，光束700穿過發(fā)射器600的內(nèi)部路徑的快照。圖8A中，樞軸反射鏡608旋轉(zhuǎn)到位置I。光束700在點(diǎn)802處射到樞軸反射鏡608，并經(jīng)歷反射鏡604，606和608的四次反射，其中反射依次編號為1，2，3和4。在點(diǎn)804處樞軸反射鏡608的第4次反射將光束置于也在圖7中示出的路徑701上。圖8B中，樞軸反射鏡608旋轉(zhuǎn)到位置2。光束700在點(diǎn)806處射到樞軸反射鏡608，并經(jīng)歷反射鏡604，606和608的四次反射，其中反射依次編號為I’，2’，3’和4’。在靠近點(diǎn)806處樞軸反射鏡608的第4’次反射將光束置于也在圖7中示出的路徑702上。圖8C中，樞軸反射鏡608旋轉(zhuǎn)到位置3。光束700在點(diǎn)808處射到樞軸反射鏡608，并經(jīng)歷反射鏡604，606和608的四次反射，其中反射依次編號為1”，2”，3”和4”。在點(diǎn)810處樞軸反射鏡608的第4”次反射將光束置于也在圖4中示出的路徑703。
[0032]當(dāng)用檢流計(jì)反射鏡實(shí)現(xiàn)光束平移器600，對于掃描反射鏡602，能夠達(dá)到輸出光束的亞毫秒平移，而傳統(tǒng)的快門時(shí)間為0.2毫秒左右。此外，如上參考圖1所述，當(dāng)存在光學(xué)反饋時(shí)，平移器600提供了實(shí)現(xiàn)功率控制和功率穩(wěn)定的有效方法。還可達(dá)到具有至少2個(gè)數(shù)量級的動(dòng)態(tài)范圍，和0.1毫秒時(shí)間或更快的精確功率控制。
[0033]圖9A表示示例光束平移器900的等距視圖。平移器900是設(shè)置在軌道(未示出)上的掃描反射鏡。該掃描反射鏡包括附接到電動(dòng)機(jī)904的固定平面樞軸反射鏡902，電動(dòng)機(jī)904將反射鏡902沿著軌道來回地平移，如方向箭頭906所示。反射鏡902被引導(dǎo)成使得從光源輸出的光線以非垂直入射角射到反射鏡上。圖9B表示工作時(shí)的平移器900，其中反射鏡902相對于入射光束908，固定在45°角。在圖9B的示例中，反射鏡902移動(dòng)到三個(gè)不同的位置1，2和3，其僅表示位置的連續(xù)體中的三個(gè)。不同模式的線911-913代表當(dāng)反射鏡902分別平移到三個(gè)位置1，2和3時(shí)，光束910被反射到的不相同的基本上平行的路徑。光束平移器900利用反射鏡902來平移光束908，結(jié)果，同樣基本上是消色差的。
[0034]圖1OA表示示例光束平移器1000的等距視圖。該平移器1000包括附接到電動(dòng)機(jī)1004的透明平板1002，電動(dòng)機(jī)1004將反射鏡1002往返也旋轉(zhuǎn)，如方向箭頭1006和1007所示。平板1002可由具有所需折射率的玻璃或透明塑料組成，電動(dòng)機(jī)1004可以是檢流計(jì)電動(dòng)機(jī)或步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。圖1OB表示工作時(shí)的平移器1000，其中平板1002旋轉(zhuǎn)以折射入射光線1008。在圖1OB的示例中，平板1002移動(dòng)到三個(gè)不同的位置1，2和3，其僅表示位置的連續(xù)體中的三個(gè)。不同模式的線1011-1013代表當(dāng)平板1002分別旋轉(zhuǎn)到三個(gè)位置1，2和3時(shí)，光束1010被折射到的不相同的基本上平行的路徑。
[0035]示例光束平移器600，900和1000還可保留入射光的s和p偏振(即，s偏振指具有垂直于反射鏡604，606和608的平面的電場分量方向光)。換言之，當(dāng)具有s偏振或p偏振的光束輸入到平移器600，900和1000時(shí)，隨著光束被反射鏡604，606和608反射，光束的偏振得以保留。
[0036]ICS可以并入到熒光顯微儀器中，來控制和調(diào)節(jié)激發(fā)光束的輻照度。圖11表示示例熒光顯微儀器1100的示意圖。有多種不同類型的熒光顯微儀器和相應(yīng)的光路。該儀器1100并不打算表明熒光顯微儀器的所有不同的，已知的變型中的光路，但是改為打算表明包括ICS的熒光顯微儀器的基本原理。該儀器1100包括光源1102，ICSl 104，透鏡1106，分色鏡1108，物鏡1110，基臺1112，透鏡1114，和探測器1116。光源1102可以是發(fā)射具有準(zhǔn)直的，高密度的，基本上單色的激發(fā)光線1118的激光器，所述激發(fā)光線1118激勵(lì)來自熒光探頭的熒光團(tuán)的熒光的發(fā)射，熒光探頭連接到設(shè)置在基臺1112上的樣品1120中的特殊材料。ICS1104配置成和操作成，如上參考圖1所述接收激發(fā)光束1118，并向著透鏡1106，輸出具有所需和受控制的輻照度的激發(fā)光束。透鏡1106聚焦激發(fā)光束，并且分色鏡206將激發(fā)光束反射到物鏡1110的后部。從樣品1120中的熒光團(tuán)發(fā)射的一部分熒光，被物鏡1110捕獲和準(zhǔn)直成光束，如陰影區(qū)域1122所示，其穿過分光鏡1108，并被透鏡1114聚焦到探測器1116上。探測器1116可以光電倍增管,光電二極管,或固態(tài)電荷f禹合器件(“CCD”)。備選地，分光鏡1108可以配置成傳送激發(fā)光束并反射熒光，其中ICS1104和光源1102的位置與透鏡1114和探測器1116交換。
[0037]上述描述，為了解釋的目的，使用具體的術(shù)語來提供本公開的徹底的理解。但是，對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言很明顯的是，并不需要具體細(xì)節(jié)以便于實(shí)施本文所描述的系統(tǒng)和方法。具體示例的上述描述是為了闡明和描述的目的存在。它們并不打算窮舉或限制本公開到所描述的精確形式。顯然，參考上述教導(dǎo)之后，可能得到多種修改和變型。圖示和描述的示例以為了最好地解釋本公開的原理和實(shí)際應(yīng)用，因此使得本領(lǐng)域其它人員能夠最好地利用本公開，并且具有多種修改的多個(gè)示例適合于預(yù)期的實(shí)際使用。本公開的范圍打算通過下述的權(quán)利要求和它們的等同體來限定。
【權(quán)利要求】
1.一種控制光線輻照度的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 以基本垂直于光束傳播方向，以需要的位移平移光束的光束平移器；以及位于平移的光束的路徑上的光束發(fā)射器，所述發(fā)射器接收平移的光束，并基于光束平移的量，衰減光束。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括: 與光束平移器電連接的反饋控制；以及 位于衰減的光束的路徑上的分束器，所述分束器反射衰減的光束的第一部分到反饋控制，并傳送更大的第二部分，其中反饋控制測量第一部分的輻照度，并基于所述第一部分的輻照度，引導(dǎo)平移器，來將光束以需要的位移平移。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中光束平移器包括: 掃描反射鏡；以及 至少兩個(gè)固定反射鏡，其中反射鏡定位成當(dāng)光束最初射到所述掃描反射鏡上時(shí)，光束被固定反射鏡反射，并且第二次反射離開掃描反射鏡，出現(xiàn)在基本平行的路徑的連續(xù)體的之一上。
4.如權(quán)利要求1或3所述的系統(tǒng)，其中光束經(jīng)歷四次反射后，以需要的位移從平移器輸出。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中光束平移器包括附接到電動(dòng)機(jī)的反射鏡，其中反射鏡位于光束的路徑上，并且調(diào)整角度來以非零反射角反射光束，并且所述電動(dòng)機(jī)平移所述反射鏡，使得光束被反射到基本平行的路徑的連續(xù)體的之一上。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中光束平移器包括附接到所述電動(dòng)機(jī)的透明平板，其中透明平板位于光束的路徑上，并且所述電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)平板，使得光束折射并出現(xiàn)在基本平行的路徑的連續(xù)體的之一上。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中光束發(fā)射器包括: 具有孔徑的平板； 單模光纖；以及 設(shè)置在所述平板和光纖平頭端之間的聚焦透鏡，其中光纖和透鏡的光軸對準(zhǔn)，并且孔徑的中心沿著光軸定位，并且其中光纖的平頭端與透鏡分隔開，使得光纖接受光錐區(qū)的橫截面尺寸近似等于孔徑的大小。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中光束發(fā)射器包括: 具有孔徑的第一平板； 具有衍射限制針孔孔徑或空間濾光器的第二平板；以及 設(shè)置在第一平板和第二平板之間的聚焦透鏡，其中孔徑中心沿著透鏡的光軸定位。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中光束平移器在小于一毫秒內(nèi)以需要的位移平移光束。
10.一種突光顯微儀器，包括: 發(fā)出激發(fā)光束的光源； 以基本垂直于光束傳播方向，以需要的位移平移光束的光束平移器；以及位于平移的光束的路徑上的光束發(fā)射器，所述發(fā)射器接收平移的光束，并基于光束平移的量，衰減光束；以及物鏡，用于接收衰減的光束，并將衰減的光束聚焦到樣品的焦平面內(nèi)的焦點(diǎn)。
11.如權(quán)利要求10所述的儀器，進(jìn)一步包括: 與光束平移器電連接的反饋控制；以及 位于衰減的光束路徑上的分束器，所述分束器反射衰減的光束的第一部分到反饋控制，并傳送更大的第二部分，其中反饋控制測量第一部分的輻照度，并基于第一部分的輻照度，引導(dǎo)平移器，將光束以需要的位移平移。
12.如權(quán)利要求10所述的儀器，其中光束平移器包括: 掃描反射鏡；以及 至少兩個(gè)固定反射 鏡，其中反射鏡定位成當(dāng)光束最初射到掃描反射鏡上時(shí)，光束被固定反射鏡反射，并且第二次反射離開掃描反射鏡，出現(xiàn)在基本平行的路徑的連續(xù)體的之一上。
13.如權(quán)利要求10或12所述的儀器，其中光束經(jīng)歷四次反射后，以需要的位移從平移器輸出。
14.如權(quán)利要求10所述的儀器，其中光束平移器包括附接到電動(dòng)機(jī)的反射鏡，其中反射鏡位于光束的路徑上，并且調(diào)整角度來以非零反射角反射光束，并且電動(dòng)機(jī)平移反射鏡，使得光束反射到基本平行的路徑的連續(xù)體的之一上。
15.如權(quán)利要求10所述的儀器，其中光束平移器包括附接到電動(dòng)機(jī)的透明平板，其中透明平板位于光束的路徑上，并且電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)平板，使得光束折射并且出現(xiàn)在基本平行的路徑的連續(xù)體的之一上。
16.如權(quán)利要求10所述的儀器，其中光束發(fā)射器包括: 具有孔徑的平板； 單模光纖；以及 設(shè)置在平板和光纖平頭端之間的聚焦透鏡，其中光纖和透鏡的光軸對準(zhǔn)，并且孔徑的中心沿著光軸定位，并且其中光纖的平頭端與透鏡分隔開，使得光纖接受光錐區(qū)的橫截面尺寸近似等于孔徑的大小。
17.如權(quán)利要求10所述的儀器，其中光束發(fā)射器包括: 具有孔徑的第一平板； 具有針孔孔徑的第二平板；以及 設(shè)置在第一平板和第二平板之間的聚焦透鏡，其中孔徑中心沿著透鏡的光軸定位。
18.如權(quán)利要求10所述的儀器，其中光束平移器在小于一毫秒內(nèi)以需要的位移平移光束。
【文檔編號】G02B26/02GK103534631SQ201280011216
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2012年1月16日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月1日
【發(fā)明者】J·R·庫珀, S·A·雷澤, W·M·多爾蒂 申請人:應(yīng)用精密公司