專利名稱：一種產(chǎn)生無衍射光的新型光學(xué)元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型為一種可產(chǎn)生無衍射光的新型光學(xué)元件，適用于精密準(zhǔn)直、科學(xué)研究 等方面，特別在實(shí)際產(chǎn)生無衍射光過程中可以被廣泛應(yīng)用。
背景技術(shù)：
美國Rochester大學(xué)的J. Durnin于1987年首次提出了無衍射光，它在自由空間 中傳播無衍射，即傳播過程中橫向光場分布不隨傳播距離發(fā)生變化；光場能量集中，中心光 斑小而且強(qiáng)度高。無衍射光的誘人特點(diǎn)，使其具有許多潛在應(yīng)用，如 應(yīng)用于精確測量與準(zhǔn) 直，精密加工切割，帶電粒子和中性原子引導(dǎo)，微操作實(shí)驗(yàn)，非線性光學(xué)領(lǐng)域等。無衍射光的產(chǎn)生方法主要有環(huán)縫-透鏡法、全息法、球面像差法、軸棱錐法等， 其中環(huán)縫-透鏡法的轉(zhuǎn)換效率特別低，只有15%左右，全息法的抗損傷閾值比較低，軸 棱錐由于結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)換效率高，抗損傷閾值高而作為產(chǎn)生無衍射光的最常用的光學(xué)元 件。但是在無衍射光束的實(shí)際應(yīng)用中往往需要長距離的無衍射光，由最大無衍射距離公式
Zmax可A射光束半彳5 a—定情況下，最大無衍射離Zmax與軸棱錐底角θ成
(η - \)θ
反比，即底角越小的軸棱錐形成的無衍射距離越長，但底角越小的軸棱錐對(duì)加工技術(shù)要求 越高，成本也越高，一定程度上限制了無衍射光的廣泛應(yīng)用。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種加工容易、成本很低的產(chǎn)生無衍射光的新型光學(xué) 元件。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣的一種產(chǎn)生無衍射光的新型光學(xué)元件，包括底面 半徑相等的正軸棱錐和負(fù)軸棱錐，此正軸棱錐為底面呈平面狀的圓錐體結(jié)構(gòu)，此負(fù)軸棱錐 的底面呈圓錐形內(nèi)凹狀、頂面呈與上述正軸棱錐的底面相對(duì)應(yīng)的平面，上述正軸棱錐的底 面與上述負(fù)軸棱錐的頂面相吻合膠合在一起，且上述正軸棱錐的底角大于上述負(fù)軸棱錐的 底角。上述正、負(fù)軸棱錐的底角均大于0°且小于等于10°。由波動(dòng)光學(xué)和矩陣光學(xué)理論可知本實(shí)用新型的產(chǎn)生無衍射光的新型光學(xué)元件的 等效底角為正、負(fù)軸棱錐的底角之差，再由最大無衍射距離公式可知當(dāng)平行光入射時(shí)，最大 無衍射距離只與正、負(fù)軸棱錐底角之差有關(guān)，因此選擇不同的正、負(fù)軸棱錐底角便可得到不 同距離的無衍射光。采用上述方案后，本實(shí)用新型的一種產(chǎn)生無衍射光的新型光學(xué)元件，其優(yōu)點(diǎn)在于 通過較大底角的正、負(fù)軸棱錐組合，使其特性與小角度的正軸棱錐相同，且正、負(fù)軸棱錐的 底角不必局限于特別小的角度，克服了小角度加工困難的現(xiàn)狀，降低了對(duì)加工技術(shù)的要求， 減少了加工成本，在實(shí)際產(chǎn)生無衍射光的過程中可以被廣泛應(yīng)用。
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的光路示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)和原理作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。本實(shí)用新型的一種產(chǎn)生無衍射光的新型光學(xué)元件，如圖1-2所示，包括常用的光學(xué)玻璃制成的、底面半徑相等的正軸棱錐1和負(fù)軸棱錐2 ；正軸棱錐1為底面11呈平面狀 的圓錐體結(jié)構(gòu)，正軸棱錐1的底角為θ工；負(fù)軸棱錐2的底面21呈圓錐形內(nèi)凹狀、頂面22呈 與正軸棱錐1的底面11相對(duì)應(yīng)的平面，負(fù)軸棱錐2的底角為θ2。正軸棱錐的底面11與負(fù) 軸棱錐的頂面22相吻合膠合在一起，且正軸棱錐的底角Q1大于負(fù)軸棱錐的底角θ2。如圖1所示，本實(shí)用新型的這種新型光學(xué)元件沿Z軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，負(fù)軸棱錐2在XY 平面的左側(cè)，正軸棱錐1在XY平面的右側(cè)，因此可以把本實(shí)用新型的這種新型光學(xué)元件看 作是等底面半徑的正、負(fù)軸棱錐以XY平面為膠合面膠合而成。如圖2所示，左邊入射的為平行光束，通過本實(shí)用新型的新型光學(xué)元件后轉(zhuǎn)換為 無衍射光束，ABCD菱形區(qū)域內(nèi)為無衍射光。由波動(dòng)光學(xué)和矩陣光學(xué)理論可知本實(shí)用新型的產(chǎn)生無衍射光的新型光學(xué) 元件的等效底角為正、負(fù)軸棱錐的底角9工和θ2之差，再由最大無衍射距離公式
Zmax = a/(n-1)(θ1-θ2),可知當(dāng)平時(shí)光入射時(shí)，最大無衍射距離只與正、負(fù)軸棱錐的底角之差有關(guān)，因此選擇不同的底角Q1* θ 2可得到不同距離的無衍射光。作為一個(gè)實(shí)施例，我們選擇正軸棱錐1的底角θ工=7°、負(fù)軸棱錐2的底角θ 2 = 6°，這樣，本實(shí)用新型的產(chǎn)生無衍射光的新型光學(xué)元件的等效底角θ = O1-O2 = I0，也 就是說底角Q1 = 7°、θ2 = 6°的新型光學(xué)元件產(chǎn)生的無衍射光與底角Θ =1°的正軸 棱錐產(chǎn)生的無衍射光相同，這樣就解決了目前小角度軸棱錐加工困難的現(xiàn)狀，降低了對(duì)加 工技術(shù)的要求，減少了加工成本。
權(quán)利要求一種產(chǎn)生無衍射光的新型光學(xué)元件，其特征在于包括底面半徑相等的正軸棱錐和負(fù)軸棱錐，此正軸棱錐為底面呈平面狀的圓錐體結(jié)構(gòu)，此負(fù)軸棱錐的底面呈圓錐形內(nèi)凹狀、頂面呈與上述正軸棱錐的底面相對(duì)應(yīng)的平面，上述正軸棱錐的底面與上述負(fù)軸棱錐的頂面相吻合膠合在一起，且上述正軸棱錐的底角大于上述負(fù)軸棱錐的底角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種產(chǎn)生無衍射光的新型光學(xué)元件，其特征在于上述正、負(fù) 軸棱錐的底角均大于0°且小于等于10°。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種產(chǎn)生無衍射光的新型光學(xué)元件，其包括底面半徑相等的正軸棱錐和負(fù)軸棱錐，此正軸棱錐為底面呈平面狀的圓錐體結(jié)構(gòu)，此負(fù)軸棱錐的底面呈圓錐形內(nèi)凹狀、頂面呈與正軸棱錐的底面相對(duì)應(yīng)的平面，正軸棱錐的底面與負(fù)軸棱錐的頂面相吻合膠合在一起，且正軸棱錐的底角大于負(fù)軸棱錐的底角。由波動(dòng)光學(xué)和矩陣光學(xué)理論可知本實(shí)用新型的產(chǎn)生無衍射光的新型光學(xué)元件的等效底角為正、負(fù)軸棱錐的底角之差，本實(shí)用新型通過較大底角的正、負(fù)軸棱錐組合，使其特性與小角度的正軸棱錐相同，且正、負(fù)軸棱錐的底角不必局限于特別小的角度，克服了小角度加工困難的現(xiàn)狀，降低了對(duì)加工技術(shù)的要求，減少了加工成本，在實(shí)際產(chǎn)生無衍射光的過程中可以被廣泛應(yīng)用。
文檔編號(hào)G02B5/00GK201589871SQ20092025999
公開日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2009年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者吳逢鐵, 馬亮 申請(qǐng)人:華僑大學(xué)