[实用新型]一种产生双环聚焦光束的光学系统

摘要

本实用新型揭示了一种产生双环聚焦光束的光学系统，该系统包括在同一光路上依次设置的激光器、准直扩束系统、阶梯锥面透镜、聚焦透镜，激光器发出激光经过准直扩束系统后形成准直扩束光束，准直扩束光束经过光阑限制后，正入射阶梯锥面透镜；阶梯锥面透镜的入射面为平面，出射面包括第一锥面和第二锥面，第一锥面的锥面底角为，第二锥面的锥面底角为，第一锥面与第二锥面同心设置，第二锥面位于阶梯锥面透镜中心位置，第一锥面位于第二锥面外围环形区域，第一锥面的锥面底角小于第二锥面的锥面底角该系统可以有效地实现激光的整形、扩束和匀光效果，整形后的光束质量高，适用于环形光镊系统的粒子操控研究。

主权项

1.一种产生双环聚焦光束的光学系统，其特征在于：该系统包括在同一光路上依次设置的激光器、准直扩束系统、阶梯锥面透镜、聚焦透镜，在所述准直扩束系统与阶梯锥面透镜之间还设置有用于对激光光束进行限制的光阑，所述激光器、准直扩束系统、光阑、阶梯锥面透镜和聚焦透镜的中心都在光轴上，所述激光器、准直扩束系统、光阑、阶梯锥面透镜和聚焦透镜根据需要在光学平台上沿轴向任意滑动；所述激光器发出激光经过准直扩束系统后形成准直扩束光束，所述准直扩束光束经过光阑限制后，正入射阶梯锥面透镜；阶梯锥面透镜的入射面为平面，出射面包括第一锥面和第二锥面，第一锥面的锥面底角为θ₁，第二锥面的锥面底角为θ₂，第一锥面与第二锥面同心设置，第二锥面位于阶梯锥面透镜中心位置，第一锥面位于第二锥面外围环形区域，第一锥面的锥面底角θ₁小于第二锥面的锥面底角θ₂，锥面透镜的折射率为n；平行光束入射第一锥面时，出射光束为会聚的锥形光束，由第一锥面出射的会聚锥形光束会聚角为α₁,平行光束入射第二锥面时，出射光束为会聚的锥形光束，由第二锥面出射的会聚锥形光束会聚角为α₂，第一锥面出射的会聚锥形光束会聚角α₁小于第二锥面出射的会聚锥形光束会聚角α₂，在锥面透镜的后设置有聚焦透镜，经锥面透镜出射的锥面光束经聚焦透镜聚焦后，在聚焦透镜的焦平面处形成双环聚焦光斑，会聚角为α₁的出射光线经聚焦透镜组聚焦后在聚焦透镜焦平面上形成直径为R1的环形聚焦光斑，且R1＝2(n‑1)θ₁f，会聚角为α₂的出射光线经聚焦透镜组聚焦后在聚焦透镜焦平面上形成直径为R2的环形聚焦光斑，且R2＝2(n‑1)θ₂f；所述聚焦透镜由至少一片正光焦度的非球面透镜组成；所述非球面透镜的有效焦距为2mm‑10mm；所述激光器1沿光轴Z方向放置，所述激光器的波长范围为600–1050nm，所述激光器为半导体激光器。