[发明专利]一种光镊中对射光束焦点对准的装置及方法

权利要求书

1.一种光镊中对射光束焦点对准的装置，其特征在于：包括光源(1)、分束器(2)、第三反射镜(3)、左聚焦透镜(4)、针孔(5)、三维位移调节台(6)、右聚焦透镜(7)、第一反射镜(8)、第二反射镜(9)，光源(1)、分束器(2)和第二反射镜(9)沿直线依次水平间隔排布，第三反射镜(3)和第一反射镜(8)分别位于分束器(2)和第二反射镜(9)的正下方，第三反射镜(3)和第一反射镜(8)之间设有聚集组件，聚集组件包括依次共轴水平排列的左聚焦透镜(4)、针孔(5)和右聚焦透镜(7)；

第三反射镜(3)位置固定，半透光片(11)布置在分束器(2)和第二反射镜(9)之间或者不布置在装置中；光功率计(10)布置在第三反射镜(3)和左聚焦透镜(4)之间或者布置在右聚焦透镜(7)和第一反射镜(8)之间或者不布置在装置中；光源(1)发出的平行光束经分束器(2)分为光束a和光束b，经分束器(2)反射后的光束a依次经过第三反射镜(3)和左聚焦透镜(4)后在针孔(5)处聚焦，聚焦后的光束a再依次经过右聚焦透镜(7)、第一反射镜(8)和第二反射镜(9)后形成对射光束中的第一光束；经分束器(2)透射后的光束b依次经过第二反射镜(9)、第一反射镜(8)、右聚焦透镜(7)后在针孔(5)处聚焦，聚焦后的光束b再依次经过左聚焦透镜(4)、第三反射镜(3)和分束器(2)后形成对射光束中的第二光束。

2.根据权利要求1所述的一种光镊中对射光束焦点对准的装置，其特征在于：所述的针孔(5)安装在三维位移调节台(6)上，针孔(5)的位置通过三维位移调节台(6)进行调节；第一反射镜(8)和第二反射镜(9)均安装在二维调节架上，第一反射镜(8)和第二反射镜(9)的位置通过二维调节架进行调节，光源(1)、分束器(2)、左聚焦透镜(4)和右聚焦透镜(7)的位置固定。

3.根据权利要求1所述的一种光镊中对射光束焦点对准的装置，其特征在于：所述的针孔(5)为圆柱型，针孔(5)的直径与光束聚焦处束腰直径相吻合，在0.1um到100um之间；针孔(5)的轴向长度与光束聚焦处瑞利距离相吻合，在0.1um至100um之间。

4.根据权利要求1所述的一种光镊中对射光束焦点对准的装置，其特征在于：所述的光源(1)为激光光源，所述的第三反射镜(3)、第二反射镜(9)和第一反射镜(8)均为平面反射镜。

5.根据权利要求1所述的一种光镊中对射光束焦点对准的装置，其特征在于：所述的半透光片(11)为感光片或毛玻璃片，半透光片(11)在透过光束的同时在半透光片(11)上形成光斑。

6.应用于权利要求1-5任一所述装置的一种光镊中对射光束焦点对准方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1)光路中不放置半透光片(11)，将光功率计(10)放在右聚焦透镜(7)和第一反射镜(8)之间，并使光功率计(10)的接收面朝向右聚焦透镜(7)，通过三维位移调节台(6)调节针孔(5)的位置，使得光功率计(10)接收面接收到的光束a的光功率最大；

步骤2)将光功率计(10)从光路中移开，将半透光片(11)放在分束器(2)和第二反射镜(9)之间，光束a和光束b分别从半透光片(11)的两侧对射到半透光片(11)上形成对射光束，对射光束在半透光片(11)上形成两个光斑，通过二维调节架调节第二反射镜(9)的位置，使得所述的两个光斑中心重合；

步骤3)将半透光片(11)从光路中移开，将光功率计(10)放在第三反射镜(3)和左聚焦透镜(4)之间，并使光功率计(10)的接收面朝向左聚焦透镜(4)，通过二维调节架调节第一反射镜(8)的位置，使得光功率计(10)的接收面接收到的光束b的光功率最大；

步骤4)重复步骤2)-3)，直至在步骤3)调节第一反射镜(8)的位置之前，对射光束在半透光片(11)上形成的两个光斑重合。

7.根据权利要求6所述的一种光镊中对射光束焦点对准方法，其特征在于：所述的光束a和光束b均为基模高斯光束，光斑形状为圆形。