[实用新型]一种基于棱镜对和柱面镜的消像散光束整形系统

说明书

技术领域

本实用新型属于半导体激光器光束整形技术领域，尤其涉及一种基于棱镜对和柱面镜的消像散光束整形系统。

背景技术

光源及其光学系统是流式细胞仪的核心部分，光源的质量直接决定了仪器的性能指标。激光能提供单波长、高强度及稳定性高的光照，是细胞微弱荧光快速分析的理想光源。一般流式细胞仪分选速度大于5000个/秒，以保证被分选细胞的生物学活性不受影响。由于细胞的快速流动，每个细胞经过光照区的时间仅为一微秒左右，每个细胞所携带荧光物质被激发出的荧光信号强弱，与被照射的时间和激发光的强度有关，因此，必须保证细胞达到足够的光照强度。激光光束在到达流动室前，先经过透镜将其聚焦，形成几何尺寸约为15×75μm的椭圆形高斯光束。

为保证流式细胞仪的分辨率（通常用变异系数CV值来表示），必须保证样品中细胞是逐个分别受到光照，并且光照强度一致。由于激光光源是呈高斯分布的，则要求照射到细胞上的光斑形状是均匀的高斯光束，且恰好位于高斯光束的顶点位置。满足该条件的最理想的做法是分别将激光的快轴、慢轴经聚焦透镜后恰好聚焦于细胞中心，以保证光照能量以及光照的均匀性，并保证激光能量分布峰值位于细胞中心，且光束形状是理想高斯分布。

对于激光二极管，其快轴与慢轴的发散角通常是2∶1，需要经过复杂的高放大倍率的光学系统才能将光斑整型为5∶1。在国内外大型的流式细胞仪中，通常采用棱镜对或柱面透镜的方式来实现，而且为达到5∶1的椭圆比，通常将快轴光斑聚焦于流式细胞管中心，而慢轴焦点位于流式细胞管后方，即慢轴处于离焦状态应用，快轴与慢轴的聚焦位置不同。该方法的弊端是慢轴处于离焦状态，其高斯光束的均匀性不能保证，而且一旦光束指向性出现偏移，势必导致照射细胞上的光强发生突变。因此当激光器的指向性受外界环境变化而出现很小的变化时，系统的CV信号必然下降，影响仪器的性能。

实用新型内容

鉴于上述现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的是提出一种基于棱镜对和柱面镜的消像散光束整形系统，克服现有流失细胞仪中慢轴方向无法在焦平面使用而导致高斯光束不均匀引起的一系列问题。

本实用新型的目的将通过以下技术方案得以实现：

一种基于棱镜对和柱面镜的消像散光束整形系统，包括在同一光路上依次设置的准直透镜、棱镜对、光束位移块和柱面镜，所述柱面镜同时将光束本身的像散和由所述棱镜对产生的像散消除；当所述棱镜对对光斑压缩时，所述柱面镜具有正的光焦度，当所述棱镜对对光斑扩束时，所述柱面镜具有负的光焦度。

优选的，上述的一种基于棱镜对和柱面镜的消像散光束整形系统，其中：所述准直透镜具有正的光焦度，有效焦距为2mm-5mm。

优选的，上述的一种基于棱镜对和柱面镜的消像散光束整形系统，其中：所述准直透镜和所述棱镜对之间设有望远镜系统。

优选的，上述的一种基于棱镜对和柱面镜的消像散光束整形系统，其中：所述望远镜系统包括负透镜和正透镜。

优选的，上述的一种基于棱镜对和柱面镜的消像散光束整形系统，其中：所述望远镜系统对输入的经过所述准直透镜准直得到的椭圆光束快轴、慢轴两个方向的光斑同时扩束或缩束，使快轴方向的光斑准直输出，所述快轴方向的光斑大小在4mm-7mm；所述棱镜对将慢轴方向的光斑扩束或缩束，使慢轴方向的光斑大小在0.8mm-2mm，使慢轴方向的光斑沿光轴方向准直输出。

优选的，上述的一种基于棱镜对和柱面镜的消像散光束整形系统，其中：所述光束位移块为立方体。

优选的，上述的一种基于棱镜对和柱面镜的消像散光束整形系统，其中：所述光束位移块的通光面为抛光的亮面，其余面均为毛面。

优选的，上述的一种基于棱镜对和柱面镜的消像散光束整形系统，其中：所述光束位移块的通光面的前表面未镀膜，后表面镀有增透膜。

优选的，上述的一种基于棱镜对和柱面镜的消像散光束整形系统，其中：所述光束位移块的通光面与光轴成45度角，所述前表面反射部分光用于信号反馈，使光能量以恒定功率输出。

优选的，上述的一种基于棱镜对和柱面镜的消像散光束整形系统，其中：所述柱面镜之后还包括汇聚透镜，所述汇聚透镜为具有正光焦度的双胶合透镜。

本实用新型的突出效果为：本实用新型的一种基于棱镜对和柱面镜的消像散光束整形系统，既实现了光束整形，得到的快、慢轴方向的光斑经汇聚透镜汇聚后的尺寸比例大于1∶5，同时将光束本身的像散和由棱镜对产生的像散消除，具有整形后光束质量高，提高仪器的信噪比，同时安装、制作时易于调节等优点。