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      線性結(jié)構(gòu)的無(wú)衍射光源的制作方法

      文檔序號(hào):2785039閱讀:410來(lái)源:國(guó)知局
      專(zhuān)利名稱:線性結(jié)構(gòu)的無(wú)衍射光源的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本實(shí)用新型涉及一種無(wú)衍射光源,特別是涉及一種具有線性結(jié)構(gòu)的無(wú)衍射光源。
      背景技術(shù)
      衍射是一種常見(jiàn)的光學(xué)現(xiàn)象,它對(duì)所有的傳統(tǒng)光波場(chǎng)都有影響。例如一束準(zhǔn)直單色光束在自由空間傳播的瑞利距離ZR=&pi;r02/&lambda;]]>(其中λ是波長(zhǎng),r0是光束初始半徑),瑞利距離后光束就明顯的衍射擴(kuò)散。
      無(wú)衍射光是80年代末興起的一種新型光源,它同時(shí)具有焦深長(zhǎng)(可達(dá)幾米)、中心光斑小(可達(dá)微米級(jí))的特點(diǎn),可用于準(zhǔn)直、直線度、表面形貌測(cè)量等。但現(xiàn)有的無(wú)衍射光是點(diǎn)光源,對(duì)大面積測(cè)量及在線測(cè)量,其測(cè)量速度受到很大限制,在應(yīng)用上也受到很大局限。

      發(fā)明內(nèi)容
      本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處,提供一種線性結(jié)構(gòu)的無(wú)衍射光源。它不僅具有傳統(tǒng)無(wú)衍射點(diǎn)光束的特點(diǎn),且光斑為線性結(jié)構(gòu),能同時(shí)滿足測(cè)量范圍大,分辨率高和測(cè)量速度快的要求。
      為實(shí)現(xiàn)上述目的,本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是,一種線性結(jié)構(gòu)的無(wú)衍射光源,按順序依次設(shè)置激光器、聚焦透鏡、針孔濾波器、準(zhǔn)直透鏡,其特征在于在準(zhǔn)直透鏡后設(shè)置三角棱鏡,激光器、聚焦透鏡、針孔濾波器、準(zhǔn)直透鏡和三角棱鏡的主軸在一條直線上,其中聚焦透鏡和準(zhǔn)直透鏡共焦,且針孔濾波器的針孔位于此焦點(diǎn)處。
      本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下的優(yōu)點(diǎn)
      (1)它不僅具有傳統(tǒng)無(wú)衍射點(diǎn)光束的特點(diǎn),且光斑為線性結(jié)構(gòu),能同時(shí)滿足測(cè)量范圍大,分辨率高和測(cè)量速度快的要求。
      (2)光斑線寬小,能夠達(dá)到3.6μm,甚至更??;傳播距離遠(yuǎn),3.6μm線寬結(jié)構(gòu)光的傳播距離為230mm,比同線寬高斯波的傳播距離0.04mm遠(yuǎn)得多。
      (3)在最大無(wú)衍射范圍內(nèi),線寬保持不變;線長(zhǎng)方向上強(qiáng)度均勻分布,且不隨傳播距離的變化而改變。


      圖1是本實(shí)用新型一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
      圖2是圖1中三角棱鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。
      圖3(a)和圖3(b)是本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)線性無(wú)衍射結(jié)構(gòu)光的原理圖。
      具體實(shí)施方式
      由圖1所示,本實(shí)用新型依次由激光器1、聚焦透鏡2、針孔濾波器3、準(zhǔn)直透鏡4和三角棱鏡5組成,它們的主軸在一條直線上,其中聚焦透鏡2和準(zhǔn)直透鏡4共焦,且針孔濾波器3的針孔位于此焦點(diǎn)處。準(zhǔn)直透鏡4出射光束為平面波,再經(jīng)三角棱鏡5就得到線性無(wú)衍射結(jié)構(gòu)光。
      由圖2所示,圖中2a為三角棱鏡5的寬度,2b為三角棱鏡5的長(zhǎng)度,θ為三角棱鏡5的底角,三角棱鏡5的幾何參數(shù)應(yīng)根據(jù)使用的要求選取。
      由圖3(a)和圖3(b)所示,當(dāng)從準(zhǔn)直透鏡4出來(lái)的平面波入射到三角棱鏡5上時(shí),出射光束就由無(wú)衍射點(diǎn)光束變?yōu)橄鄳?yīng)的線性結(jié)構(gòu)光束,其無(wú)衍射范圍如圖3(a)中的ABCD及3(b)中的Zmax所示。
      本實(shí)用新型得到的無(wú)衍射結(jié)構(gòu)光線寬及最大無(wú)衍射范圍和三角棱鏡5的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料有密切的關(guān)系。
      線寬l=&lambda;4(n-1)&theta;;]]>最大無(wú)衍射范圍Zmax=a(n-1)&theta;]]>其中,λ為入射光波長(zhǎng);n和θ分別為三角棱鏡的折射率和底角;a為三角棱鏡的寬度的一半。
      舉例激光器光源1可為He-Ne激光器光源,發(fā)出的入射光波長(zhǎng)λ=632.8nm。三角棱鏡5可采用K9光學(xué)材料,其折射.率為n=1.5。本實(shí)驗(yàn)制作了三塊三角棱鏡,其參數(shù)分別為(1)2a×2b=20mm×50mm,θ=10°;(2)2a×2b=20mm×50mm,θ=5°;(3)2a×2b=20mm×40mm,θ=2°。得到無(wú)衍射結(jié)構(gòu)光的線寬及最大無(wú)衍射范圍分別為(1)l=1.8μm,Zmax=115mm;(2)l=3.6μm,Zmax=230mm;(3)l=9.1μm,Zmax=575mm。
      實(shí)現(xiàn)步驟如下(1)將氦氖激光器1打開(kāi),預(yù)熱一段時(shí)間,待激光穩(wěn)定后,調(diào)整激光器的高度、擺角及仰角,使激光束與光具座軸線平行,并處于光具座上透鏡夾持器的高度調(diào)節(jié)范圍內(nèi)。
      (2)將聚焦透鏡2、針孔濾波器3、準(zhǔn)直透鏡4和三角棱鏡5按順序固定在光具座上,調(diào)整高度調(diào)節(jié)架,使它們的主軸基本在一條直線上。
      (3)調(diào)整針孔濾波器3的位置,使激光束通過(guò)聚焦透鏡2之后的焦點(diǎn)正好落在針孔處,由針孔出射的光為近似球面波。
      (4)調(diào)整準(zhǔn)直透鏡4的位置,使其焦點(diǎn)與針孔重合,由針孔出射的球面波經(jīng)準(zhǔn)直透鏡4后,出射質(zhì)量較好的平面波束。
      (5)調(diào)整三角棱鏡5的位置,使其主軸與平面波束的傳播方向重合,透射光成像在光屏上。由于結(jié)構(gòu)光間距很小,為便于觀察,可用成像透鏡對(duì)三角棱鏡5后的光斑進(jìn)行放大。
      權(quán)利要求1.一種線性結(jié)構(gòu)的無(wú)衍射光源,按順序依次設(shè)置激光器、聚焦透鏡、針孔濾波器、準(zhǔn)直透鏡,其特征在于在準(zhǔn)直透鏡(4)后設(shè)置三角棱鏡(5),激光器(1)、聚焦透鏡(2)、針孔濾波器(3)、準(zhǔn)直透鏡(4)和三角棱鏡(5)的主軸在一條直線上,其中聚焦透鏡(2)和準(zhǔn)直透鏡(4)共焦,且針孔濾波器(3)的針孔位于此焦點(diǎn)處。
      專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供了一種線性結(jié)構(gòu)的無(wú)衍射光源,按順序依次設(shè)置激光器、聚焦透鏡、針孔濾波器、準(zhǔn)直透鏡和三角棱鏡,它們的主軸在一條直線上,其中聚焦透鏡和準(zhǔn)直透鏡共焦,且針孔濾波器的針孔位于此焦點(diǎn)處。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是它不僅具有傳統(tǒng)無(wú)衍射點(diǎn)光束的特點(diǎn),且光斑為線性結(jié)構(gòu),能同時(shí)滿足測(cè)量范圍大,分辨率高和測(cè)量速度快的要求;光斑線寬小,能夠達(dá)到3.6μm,甚至更??;傳播距離遠(yuǎn),3.6μm線寬結(jié)構(gòu)光的傳播距離為230mm,比同線寬高斯波的傳播距離0.04mm遠(yuǎn)得多;在最大無(wú)衍射范圍內(nèi),線寬保持不變;線長(zhǎng)方向上強(qiáng)度均勻分布,且不隨傳播距離的變化而改變。
      文檔編號(hào)G02B27/42GK2802535SQ20052009682
      公開(kāi)日2006年8月2日 申請(qǐng)日期2005年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月20日
      發(fā)明者周莉萍, 徐龍, 張文 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)
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