一種產(chǎn)生帶狀無衍射光束的光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種產(chǎn)生帶狀無衍射光束的光學(xué)系統(tǒng)，其包括光學(xué)平臺，該光學(xué)平臺上放置有激光器，沿該激光器的激光光路依次放置短焦距透鏡、長焦距透鏡、橢圓孔徑菲林片和軸棱錐；短焦距透鏡的焦點和長焦距透鏡的焦點重合；橢圓孔徑菲林片緊靠著軸棱錐；從長焦距透鏡射向橢圓孔徑菲林片的光束的直徑大于橢圓孔徑菲林片的橢圓孔的短軸直徑。通過本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)可方便快捷地產(chǎn)生帶狀無衍射光束，為獲取帶狀無衍射光束提供了一種低成本、簡潔、有效的新途徑。在實際應(yīng)用中，特別是對提高光學(xué)無損檢測，條碼掃描上的檢測效率具有特殊意義。
【專利說明】一種產(chǎn)生帶狀無衍射光束的光學(xué)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種對圓高斯光束進(jìn)行聚焦產(chǎn)生帶狀無衍射光束的光學(xué)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]無衍射光束是一種在自由空間傳播過程中橫向光場分布不隨傳播距離發(fā)生變化且光場能量集中的光束。因其在傳播過程中強度及光斑尺寸保持不變的特性，被廣泛用于激光打孔，光學(xué)俘獲和操作、激光成像，干涉測量、空間光通信。實驗中產(chǎn)生無衍射光束比較簡單的方法就是用平面波直接入射軸棱錐得到無衍射光束，當(dāng)入射到軸棱錐上的平面波的振幅是均勻分布的平面波，產(chǎn)生就是無衍射Bessel光束，當(dāng)入射到軸棱錐上的平面的振幅分布是非均勻的平面波時，可得到不同類型的無衍射光束，例如拉蓋爾高斯光束入射軸棱錐產(chǎn)生高階Bessel-Gauss光束,橢圓高斯振幅調(diào)制的平面波入射軸棱錐得到無衍射Mathieu光束等。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，要產(chǎn)生具有Mathieu光束特征的帶狀無衍射光束，通常是采用傳統(tǒng)計算機或者制作相位全息片來獲得，其操作比較復(fù)雜且成本較高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種方便快捷產(chǎn)生帶狀無衍射光束的光學(xué)系統(tǒng)。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種產(chǎn)生帶狀無衍射光束的光學(xué)系統(tǒng)，包括光學(xué)平臺，該光學(xué)平臺上放置有激光器，沿該激光器的激光光路依次放置短焦距透鏡、長焦距透鏡、橢圓孔徑菲林片、軸棱錐；其中，上述短焦距透鏡的焦點和上述長焦距透鏡的焦點重合；上述橢圓孔徑菲林片緊靠著上述軸棱錐；從上述長焦距透鏡射向上述橢圓孔徑菲林片的光束的直徑大于上述橢圓孔徑菲林片的橢圓孔的短軸直徑。
[0007]上述激光器為He-Ne激光器。
[0008]采用上述方案后，當(dāng)激光器發(fā)出的激光光束依次經(jīng)短焦距透鏡和長焦距透鏡準(zhǔn)直擴束后，經(jīng)由橢圓孔徑菲林片，再正入射到軸棱錐上，輸出形成帶狀無衍射光束；本光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)非常簡單，軸棱錐具有光學(xué)損傷閾值高，通光孔徑大等優(yōu)點，且橢圓孔徑菲林片造價低廉，極易獲得，因此將方便快捷地產(chǎn)生帶狀無衍射光束。故本發(fā)明為獲取帶狀無衍射光束提供了一種低成本、簡潔、有效的新途徑。在實際應(yīng)用中，特別是對提高光學(xué)無損檢測，條碼掃描上的檢測效率具有特殊意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2為本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)的光路示意圖；
[0011]圖3為本發(fā)明中捕圓孔徑非林片的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0012]圖4a_圖4d為本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)的計算機模擬光斑圖；
[0013]圖5a-圖5d為本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)的實驗光斑圖。

【具體實施方式】
[0014]為了進(jìn)一步解釋本發(fā)明系統(tǒng)的技術(shù)方案，下面通過具體實施例來對本發(fā)明系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)闡述。
[0015]本發(fā)明的一種產(chǎn)生帶狀無衍射光束的光學(xué)系統(tǒng)，如圖1所示，具有光學(xué)平臺1，在光學(xué)平臺I上放置激光器2，沿該激光器2的激光光路依次放置短焦距透鏡3、長焦距透鏡
4、橢圓孔徑菲林片5和軸棱錐6。其中，激光器2、短焦距透鏡3、長焦距透鏡4、橢圓孔徑菲林片5和軸棱錐6分別通過固定支架7支撐定位在光學(xué)平臺I上。
[0016]其中，短焦距透鏡3的焦點和長焦距透鏡4的焦點重合；橢圓孔徑菲林片5緊靠著軸棱錐6。
[0017]其中，激光器2米用He-Ne激光器。
[0018]短焦距透鏡3的焦點和長焦距透鏡4的焦點重合，由短焦距透鏡3和長焦距透鏡4構(gòu)成一個準(zhǔn)直擴束系統(tǒng)，準(zhǔn)直擴束系統(tǒng)的放大倍數(shù)可以根據(jù)需要通過選取不同的透鏡焦距來調(diào)節(jié)。調(diào)整準(zhǔn)直擴束系統(tǒng)的放大倍數(shù)，使從長焦距透鏡4射向橢圓孔徑菲林片5的光束的直徑大于橢圓孔徑菲林片5的橢圓孔的短軸直徑。為了使最后所得的帶狀無衍射光束圖樣更為清晰，可以把光束直徑調(diào)整至大于橢圓孔徑菲林片5的橢圓孔的長軸直徑。
[0019]工作時，如圖2、3所示，首先He-Ne激光器2打開，激光光束經(jīng)過短焦距透鏡3和長焦距透鏡4準(zhǔn)直擴束后形成直徑大于橢圓孔徑菲林片5的橢圓孔的短軸直徑的光束，此光束經(jīng)過橢圓孔徑菲林片5后形成橢圓形的光斑，投射在軸棱錐6后一定距離內(nèi)形成帶狀無衍射光束，其最大無衍射傳播距離可由公式Zmax - a/[(n-l) Y]近似計算得到，其中a為入射到軸棱錐6上的橢圓光斑的長軸半徑(即，橢圓孔徑菲林片5的橢圓孔的長軸半徑)，η為軸棱錐6的折射率，Y為軸棱錐6的底角。通過計算機模擬得到不同傳播距離處的結(jié)果如圖4a_圖4d所示。
[0020]作為實施例，軸棱錐6的底角Y = 10，軸棱錐6的折射率η = 1.458，橢圓孔徑菲林片5的橢圓孔的長短軸半徑分別為a = 5mm, b = 1.5mm,短焦距透鏡3的焦距f = 15mm、長焦距透鏡4的焦距f = 190mm,實驗時，根據(jù)圖2的光路搭建光路系統(tǒng)，拍攝到不同傳播距離處的結(jié)果如圖5a-圖5d所示。
[0021]由此，本光學(xué)系統(tǒng)為獲取帶狀無衍射光束提供了一種低成本，簡潔，有效的方法。在實際應(yīng)用中，特別是對提高光學(xué)無損檢測，條碼掃描上的檢測效率具有特殊意義。
[0022]上述實施例和圖式并非限定本發(fā)明系統(tǒng)的產(chǎn)品形態(tài)和式樣，任何所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員對其所做的適當(dāng)變化或修飾，皆應(yīng)視為不脫離本發(fā)明系統(tǒng)的專利范疇。
【權(quán)利要求】
1.一種產(chǎn)生帶狀無衍射光束的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:包括光學(xué)平臺，該光學(xué)平臺上放置有激光器，沿該激光器的激光光路依次放置短焦距透鏡、長焦距透鏡、橢圓孔徑菲林片、軸棱錐；其中，上述短焦距透鏡的焦點和上述長焦距透鏡的焦點重合；上述橢圓孔徑菲林片緊靠著上述軸棱錐；從上述長焦距透鏡射向上述橢圓孔徑菲林片的光束的直徑大于上述橢圓孔徑菲林片的橢圓孔的短軸直徑。
2.如權(quán)利要求1所述的一種產(chǎn)生帶狀無衍射光束的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:上述激光器為He-Ne激光器。
【文檔編號】G02B27/09GK104199189SQ201410462872
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月12日
【發(fā)明者】吳逢鐵, 謝曉霞, 李冬 申請人:華僑大學(xué)