一种基于bar条的阵列局域空心光束系统技术方案

本发明专利技术涉及了应用光学技术、光束整形领域以及粒子囚禁领域，尤其涉及一种基于bar条的阵列局域空心光束系统，包括激光源、光束整形组件、空心光束生成组件和三棱镜；激光源包括至少两个激光二极管bar条；空心光束生成组件包括双锥阵列透镜；激光源发出光束，经过光束整形组件进行整形，所述整形是指对光束进行准直；整形后的光束经过其各自对应的空心光束生成组件，形成多条平行传输的阵列空心光束，多条平行传输的阵列空心光束再经过三棱镜折射会聚形成阵列局域空心光束的激光阱。本发明专利技术结构简单、便于操作，为阵列局域空心光束系统的应用提出了新的设计思路。

【技术实现步骤摘要】
一种基于bar条的阵列局域空心光束系统
本专利技术涉及了应用光学技术、光束整形领域以及粒子囚禁领域，尤其涉及一种基于bar条的阵列局域空心光束系统。
技术介绍
局域空心光束是一束在传播轴向上存在光强度极小值(或为零)的空间区域、同时其周围区域完全被高强度的光所包围的特种空心光束。目前局域空心光束可作为光镊和光学扳手等现代粒子操纵工具；特别是在现代生物科学领域有着重要的应用，作为光镊，由于其本身具有非接触、低损伤的优点，已经被成功应用于活体细胞、亚细胞层次微粒的操纵。因此，对于局域空心光束的研究一直都受到重视。随着半导体激光器在激光加工、医疗、军事等领域已发挥重大的作用，针对应用半导体激光器光源产生局域空心光束显得十分重要。半导体激光器输出光的功率密度大，形成的局域空心光束的光捕获效率高。目前，现有的产生局域空心光束系统，大多数系统都是产生单局域空心光束；而对于产生阵列局域空心光束研究较少。
技术实现思路
为解决上述
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提出一种基于bar条的阵列局域空心光束系统，本系统采用简单的光学系统设计结构，利用激光二极管bar条便于微型化和集成化的特点，采用其作为光源产生阵列局域空心光束，阵列局域空心光束可以提供多粒子的同时捕获与操作，最大程度提供其系统操作效率。本专利技术解决上述问题的技术方案是：一种基于bar条的阵列局域空心光束系统，其特殊之处在于：包括激光源、光束整形组件、空心光束生成组件和三棱镜；所述激光源包括至少两个激光二极管bar条，每个激光二极管bar条包括多个发光单元；所述空心光束生成组件包括双锥透镜阵列单元，所述双锥透镜阵列单元的数量与激光二极管bar条的数量相同；所述每个双锥透镜阵列单元包括多个双锥透镜，多个双锥透镜与激光二极管bar条的发光单元一一对应；所述激光源发出光束，经过光束整形组件进行整形，所述整形是指对光束进行准直；整形后的光束经过其各自对应的空心光束生成组件，形成多条平行传输的阵列空心光束，多条平行传输的阵列空心光束再经过三棱镜折射会聚形成阵列局域空心光束的激光阱。进一步地，上述激光二极管bar条包括19个管芯，单个管芯发光面尺寸大约为1×100um，快轴发散角大约为30度(1um方向)，慢轴发散角大约为10度(100um方向)，19个管芯按慢轴方向线阵排开，管芯间距0.5mm。进一步地，上述双锥透镜为“双凸”结构，大小锥表面的曲率半径的值和面型保持一致。进一步地，上述光束整形组件包括快轴准直镜、慢轴准直镜阵列单元，快轴准直镜、慢轴准直镜阵列单元的数量与激光二极管bar条的数量相同，慢轴准直镜阵列单元内的慢轴准直镜与激光二极管bar条的发光单元一一对应。进一步地，上述双锥透镜的材料为F_SILICA，长度为10.26mm,宽度为0.54mm，厚度为1.15mm，前表面与后表面的曲率半径分别为-0.00001mm和0.00001mm，双锥透镜顶角为90°。进一步地，上述快轴准直镜的材料为S-TIH53，长度为12.0mm，宽度为1.5mm，厚度为1.5mm，有效焦距为0.91mm，后焦距为0.09mm，数值孔径为NA0.8。进一步地，上述慢轴准直镜的材料为S-TIH53，长度为12.0mm，宽度为1.5mm，厚度为0.55mm，有效焦距为2.88mm，后焦距为2.58mm，数值孔径为NA0.065，节距为0.5mm，曲率半径为2.37mm。本专利技术的优点：本专利技术将激光二极管bar条作为光源，光束准直整形系统后，光束透过双锥透镜阵列单元产生多束阵列的空心光束，后经过三棱镜形成阵列局域空心光束；本专利技术改善了单局域空心光束对粒子操作数量少的现象，实现相同功率下对多微粒的操控；同时，本专利技术装置的结构简单、便于操作，为阵列局域空心光束系统的应用提出了新的设计思路。附图说明图1为本专利技术提供的一个实施例基于bar条的阵列局域空心光束系统的整体结构示意图；图2为图1的立体结构图；图3为本专利技术提供的实施例中激光二极管bar条光束整形结构示意图；图4为本专利技术提供的实施例中激光二极管bar条光束整形后光斑示意图；图5为本专利技术提供的实施例中双锥阵列透镜的设计结构图；图6为本专利技术提供的实施例中准直光束经过双锥阵列透镜后光斑示意图；图7为本专利技术提供的实施例中两束阵列空心光束经过三棱镜会聚形成的阵列局域空心光束示意图。其中，1-第一激光二极管bar条；2-第二激光二极管bar条；3-第一快轴准直镜；4-第二快轴准直镜；5-第一慢轴准直镜阵列单元；6-第二慢轴准直镜阵列单元；7-第一双锥透镜阵列单元；8-第二双锥透镜阵列单元；9-三棱镜；10-双锥透镜。具体实施方式为使本专利技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多种”或“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。一种基于bar条的阵列局域空心光束系统，包括激光源、光束整形组件、空心光束生成组件和三棱镜9；所述激光源包括至少两个激光二极管bar条，每个激光二极管bar条包括多个发光单元。所述空心光束生成组件包括双锥透镜阵列单元，所述双锥透镜阵列单元的数量与激光二极管bar条的数量相同；所述每个双锥透镜阵列单元包括多个双锥透镜，多个双锥透镜与激光二极管bar条的发光单元一一对应。所述激光源发出光束，经过光束整形组件进行整形(参见图3)，所述整形是指对光束进行准直；整形后的光束经过其各自对应的空心光束生成组件，形成多条平行传输的阵列空心光束(参见图6)，多条平行传输的阵列空心光束再经过三棱镜9折射会聚形成阵列局域空心光束的激光阱。上述光束整形组件包括快轴准直镜、慢轴准直镜阵列单元，快轴准直镜、慢轴准直镜阵列单元的数量与激光二极管bar条的数量相同，慢轴准直镜阵列单元内的慢轴准直镜与激光二极管bar条的发光单元一一对应。参见图1、2，图1为本专利技术一个实施例的整体结构示意图，图2为图1的立体结构图。本实施例中，激光二极管bar条的数量为两条，分别为第一激光二极管bar条1和第二激光二极管bar条2，二者参数相同，包括19个管芯，单个管芯发光面尺寸大约为1×100um，快轴发散角大约为30度(1um方向)，慢轴发散角大约为10度(100um方向)，19个管芯按慢轴方向线阵排开，管芯间距0.5mm。本实施例中，光束整形组件的数量为两个，第一个光束整形组件包括第一快轴准直镜3和第一慢轴准直镜阵列单元5，第二个光束整形组件包括第二快轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于bar条的阵列局域空心光束系统，其特征在于：包括激光源、光束整形组件、空心光束生成组件和三棱镜；所述激光源包括至少两个激光二极管bar条，每个激光二极管bar条包括多个发光单元；所述空心光束生成组件包括双锥透镜阵列单元，所述双锥透镜阵列单元的数量与激光二极管bar条的数量相同；所述每个双锥透镜阵列单元包括多个双锥透镜，多个双锥透镜与激光二极管bar条的发光单元一一对应；所述激光源发出光束，经过光束整形组件进行整形，所述整形是指对光束进行准直；整形后的光束经过其各自对应的空心光束生成组件，形成多条平行传输的阵列空心光束，多条平行传输的阵列空心光束再经过三棱镜折射会聚形成阵列局域空心光束的激光阱。

【技术特征摘要】
1.一种基于bar条的阵列局域空心光束系统，其特征在于：包括激光源、光束整形组件、空心光束生成组件和三棱镜；所述激光源包括至少两个激光二极管bar条，每个激光二极管bar条包括多个发光单元；所述空心光束生成组件包括双锥透镜阵列单元，所述双锥透镜阵列单元的数量与激光二极管bar条的数量相同；所述每个双锥透镜阵列单元包括多个双锥透镜，多个双锥透镜与激光二极管bar条的发光单元一一对应；所述激光源发出光束，经过光束整形组件进行整形，所述整形是指对光束进行准直；整形后的光束经过其各自对应的空心光束生成组件，形成多条平行传输的阵列空心光束，多条平行传输的阵列空心光束再经过三棱镜折射会聚形成阵列局域空心光束的激光阱。2.根据权利要求1所述的基于bar条的阵列局域空心光束系统，其特征在于：所述激光二极管bar条包括19个管芯，单个管芯发光面尺寸大约为1×100um，快轴发散角大约为30度，慢轴发散角大约为10度，19个管芯按慢轴方向线阵排开，管芯间距0.5mm。3.根据权利要求2所述的基于bar条的阵列局域空心光束系统，其特征在于：所述双锥透镜为“双凸”结构，两个锥表面的曲率半径的值和面型保持一致。4.根据权利要求1至3任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张贺，杨智焜，金亮，徐英添，邹永刚，李卫岩，王海珠，范杰，马晓辉，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22