一種三維空間內微弱光收集器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種光學裝置，公開了一種三維空間內微弱光收集器。其包括橢球面反射鏡、球面反射鏡和平面反射鏡，橢球面反射鏡、球面反射鏡均為凹面反射鏡，且兩者凹面相對，形成一個腔體；球面反射鏡的圓心與橢球面反射鏡中橢圓的一個焦點重合；平面反射鏡的反射面位于橢球面反射鏡中橢圓的兩個焦點連線的中點處，平面反射鏡的面積為橢球面反射鏡中橢圓正焦弦處圓面積的1/5～1/3。本實用新型采用特殊的結構，使得激光束激發(fā)出的痕量物質的熒光、拉曼散射光等微弱光在三維空間范圍內得到定向高效的收集。
【專利說明】—種三維空間內微弱光收集器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種光學裝置，尤其涉及了一種三維空間內微弱光收集器。
【背景技術】
[0002]當今許多生物學實驗室、細胞學實驗室或物理實驗室對生物熒光、細胞熒光、拉曼散射光等微弱光進行收集和光譜探測，來進行對于分子性質探究的相關實驗。對于光譜探測，首先要對分子發(fā)出來的熒光、拉曼散射光有較高的收集率，盡可能高的提高信噪比，特別是對于熒光、拉曼散射光等很弱的譜線，這一點尤為重要。如有的熒光、拉曼散射光本身十分微弱，用肉眼無法觀測到，探測出的譜線很難達到理想的信噪比，影響實驗進程，如果缺乏有效的微弱光收集裝置，結果更是難以達到要求。
[0003]將被激光激發(fā)的氣體或微小物質看作點光源，其發(fā)散角為整個空間立體角4 ，目前已有的微弱光收集器未能將該4 π空間內的激發(fā)光-熒光、拉曼散射光等高效收集，而是僅有立體角Θ?；蛘呤? Θ，通過在中繼光學透鏡組背面加球面反射鏡來實現(xiàn)。因此，目前激光激發(fā)出的痕量物質的熒光、拉曼散射光等微弱光在三維空間內難以有效收集。

【發(fā)明內容】

[0004]本實用新型針對現(xiàn)有技術中激光激發(fā)出的痕量物質的熒光、拉曼散射光等微弱光在三維空間范圍內得到定向高效的收集的問題，提供了一種三維空間內微弱光收集器。
[0005]為了解決上述技術問題，本實用新型通過下述技術方案得以解決:
[0006]一種三維空間內微弱光收集器，包括一個橢球面反射鏡、一個球面反射鏡和一個平面反射鏡，橢球面反射鏡、球面反射鏡均為凹面反射鏡，且兩者凹面相對，形成一個腔體；球面反射鏡的圓心與橢球面反射鏡中橢圓的一個焦點重合；平面反射鏡的反射面位于橢球面反射鏡中橢圓的兩個焦點連線的中點處，平面反射鏡的面積為橢球面反射鏡中橢圓正焦弦處圓面積的1/6?1/2，大小剛好能夠覆蓋住光束，將反射后的光線完全反射匯聚至焦點處。
[0007]作為優(yōu)選，平面反射鏡、橢球面反射鏡、球面反射鏡的反射面均鍍有光反射率大于99%的反射膜。
[0008]作為優(yōu)選，橢球面反射鏡的頂點設有通孔，通孔處設有中繼光學透鏡組，更好的將收集好的光束進行合理有效的利用。
[0009]作為優(yōu)選，平面反射鏡可替換為凸面反射鏡，凸面反射鏡可沿橢圓的主軸上下移動，以此來調整進入中繼光學透鏡組的光能大小，使得從橢球面反射鏡的通孔處出射的熒光或拉曼散射光有最大值。
[0010]作為優(yōu)選，平面反射鏡和凸面反射鏡的形狀可為圓形、方形或其他規(guī)則形狀。
[0011]作為優(yōu)選，平面反射鏡為圓形時，平面反射鏡的半徑為橢球面反射鏡中橢圓半正焦弦的一半，即平面反射鏡的面積為橢球面反射鏡中橢圓正焦弦處圓面積的1/4，可以保證平面反射鏡剛好能夠覆蓋住光束，將反射后的光線完全反射匯聚至焦點處。[0012]作為優(yōu)選，球面反射鏡頂點處設有通孔。通孔的設置可以方便里面的平面反射鏡的安裝和調試。
[0013]本實用新型的工作原理:在橢球反射鏡對應位置加上球面反射鏡，形成一個腔體，且球面反射鏡的圓心與橢球面反射鏡中橢圓的第一焦點重合，此時激光束激發(fā)出的熒光或拉曼散射光所形成的點光源就處于球面反射鏡的球心，也同時處于橢球反射鏡中橢圓的第一焦點處。激光束激發(fā)出的熒光或拉曼散射光由于體積微小，可視為點光源，該點光源處于橢球反射鏡的第一焦點處，也就是球面反射鏡的球心，由光源向上發(fā)出的光絕大部分經橢球反射鏡反射后匯聚至橢球反射鏡的第二焦點處。在橢球反射鏡的第一焦點與第二焦點的中間位置加入平板反射鏡或凸面反射鏡，其大小剛好能夠覆蓋住光束，并且調整其在橢圓的主軸上的位置，以此來調整進入中繼光學透鏡組的光能大小，使得從橢球面反射鏡的通孔處出射的熒光或拉曼散射光有最大值。
[0014]本實用新型由于采用了以上技術方案，具有顯著的技術效果:
[0015]本實用新型采用特殊的結構，使得激光束激發(fā)出的痕量物質的熒光、拉曼散射光等微弱光經橢圓反射鏡、球面反射鏡以及平面反射鏡或凸面反射鏡反射后匯聚，最終都進入中繼光系統(tǒng)透鏡組，使得微弱光在三維空間范圍內得到定向高效的收集。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型實施例1的結構示意圖；
[0017]圖2是本實用新型內腔中激發(fā)光光路I ;
[0018]圖3是本實用新型內腔中激發(fā)光光路2 ；
[0019]圖4是本實用新型內腔中激發(fā)光光路3 ；
[0020]圖5是本實用新型內腔中激發(fā)光光路4 ；
[0021]圖6是本實用新型內腔中激發(fā)光光路5;
[0022]圖7是本實用新型實施例2的結構示意圖；
[0023]圖8是本實用新型實施例3的一種結構示意圖；
[0024]圖9是本實用新型實施例3的另一種結構示意圖。
[0025]附圖中各數(shù)字標號所指代的部位名稱如下:1 一橢圓反射鏡、2—球面反射鏡、3—平面反射鏡、4 一中繼光學透鏡組、5—激光束、6—凸面反射鏡。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖與實施例對本實用新型作進一步詳細描述。
[0027]實施例1
[0028]一種三維空間內微弱光收集器，如圖1所示，包括一個橢球面反射鏡1、一個球面反射鏡2和一個平面反射鏡3，橢球面反射鏡1、球面反射鏡2均為凹面反射鏡，且兩者凹面相對，形成一個腔體；球面反射鏡2的圓心與橢球面反射鏡I中橢圓的一個焦點重合,且球面反射鏡2的半徑等于橢球面反射鏡I中橢圓的半正焦弦；激光束5激發(fā)出的熒光或拉曼散射光所形成的點光源就處于球面反射鏡2的球心，也同時處于橢球反射鏡I靠近橢球反射鏡的焦點處。
[0029]平面反射鏡3位于球面反射鏡2內，中心位于橢球面反射鏡I中橢圓的主軸上,反射面位于橢球面反射鏡I中橢圓的兩個焦點連線的中點處，平面反射鏡為圓形，平面反射鏡的半徑為橢球面反射鏡中橢圓半正焦弦一半，即面積為橢球面反射鏡中橢圓正焦弦處圓面積的1/4，大小剛好能夠覆蓋住光束。
[0030]平面反射鏡3、橢球面反射鏡1、球面反射鏡2的反射面均鍍有光反射率為99.5%的反射膜。
[0031]橢球面反射鏡I的頂點設有通孔，通孔處設有中繼光學透鏡組4，更好的將收集好的光束進行合理有效的利用。
[0032]球面反射鏡2頂點處設有通孔。通孔的設置可以方便里面的平面反射鏡3的安裝和調試。
[0033]光線在本實用新型中橢圓反射鏡和球面反射鏡所形成的收集腔內可分為5路:
[0034](I)如圖2所示光路1:激光束5激發(fā)出的很少一部分熒光或拉曼散射光通過橢球反射鏡I上的通孔直接進入中繼光學透鏡組4 ；
[0035](2)如圖3所示光路2:激光束5激發(fā)出的一部分熒光或拉曼散射光入射至橢球反射鏡I內表面，經該面反射至平面反射鏡3，再經該平面反射鏡3反射后通過橢球反射鏡I上的通孔進入中繼光學透鏡組4，由于入射至橢球反射鏡I的角度的變化，在橢球反射鏡I與平面反射鏡3之間會產生多次震蕩，最終經過橢球反射鏡I上的通過進入中繼光學透鏡組4 ；
[0036](3)如圖4所示光路3:激光束5激發(fā)出的一部分熒光或拉曼散射光入射至平面反射鏡3，經該反射鏡反射后通過橢球反射鏡I上的通孔進入中繼光學透鏡組4 ；
[0037](4)如圖5所示光路4:激光束5激發(fā)出的一部分熒光或拉曼散射光入射至平面反射鏡3，經該反射鏡反射后入射至橢球反射鏡1，再經橢球反射鏡I反射至球面反射鏡2，后經球面反射鏡2反射至橢球反射鏡1，接著經橢球反射鏡I反射至平面反射鏡3，后經平面反射鏡3反射至橢球反射鏡1，接著由橢球反射鏡I反射至平面反射鏡3，最后由該平面反射鏡3反射后通過橢球反射鏡I上的通孔進入中繼光學透鏡組4，由于入射至平面反射鏡3的角度的變化，在橢球反射鏡I與平面反射鏡3之間會產生多次震蕩，最終經過橢球反射鏡I上的通過進入中繼光學透鏡組4 ；
[0038](5)如圖6所示光路5:激光束5激發(fā)出的一部分熒光或拉曼散射光入射至球面反射鏡2，經該反射鏡反射后入射至橢球反射鏡1，再經橢球反射鏡I反射至平面反射鏡3，接著由平面反射鏡3反射后入射至橢球反射鏡I，接著由橢球反射鏡I反射后入射至平面反射鏡3，最后經平面反射鏡3反射后通過橢球反射鏡I上的通孔進入中繼光學透鏡組4 ;由于入射至球面反射鏡2角度的變化，在橢球反射鏡I和平面反射鏡3之間會有多次震蕩，最后經平面反射鏡3反射后通過橢球反射鏡I上的通孔進入中繼光學透鏡組4。
[0039]激光束5激發(fā)出的熒光或拉曼散射光通過上述5種光路，最終全部進入中繼光學透鏡組4中，使得熒光或拉曼散射光等微弱光在三維空間內得到了高效、定向的收集，使得微弱光得到合理有效的利用。
[0040]實施例2
[0041]如圖7所示，同實施例1,所不同的是平面反射鏡3替換為凸面反射鏡6,調整凸面反射鏡6在橢圓的主軸上的位置，以此調整進入中繼光學透鏡組4的光能大小。
[0042]實施例3[0043]如圖8、圖9所示，同實施例1和實施例2，所不同的是平面反射鏡3或凸面反射鏡6為正方形，面積為橢球面反射鏡I中橢圓正焦弦處圓面積的1/6，且可移出球面反射鏡2的凹面處。
[0044]實施例4
[0045]同實施例1、實施例2和實施例3，所不同的是平面反射鏡3或凸面反射鏡6為正六邊形，面積為橢球面反射鏡I中橢圓正焦弦處圓面積的1/2。
[0046]總之，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，凡依本實用新型申請專利范圍所作的均等變化與修飾，皆應屬本實用新型專利的涵蓋范圍。
【權利要求】
1.一種三維空間內微弱光收集器，其特征在于:包括橢球面反射鏡(I)、球面反射鏡(2 )和平面反射鏡(3 )，橢球面反射鏡(I )、球面反射鏡(2 )均為凹面反射鏡，且兩者凹面相對，形成一個腔體；球面反射鏡(2)的圓心與橢球面反射鏡(I)中橢圓的一個焦點重合；平面反射鏡(3)的反射面位于橢球面反射鏡(I)中橢圓的兩個焦點連線的中點處，平面反射鏡(3)的面積為橢球面反射鏡(I)中橢圓正焦弦處圓面積的1/6?1/2。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種三維空間內微弱光收集器，其特征在于:平面反射鏡(3)的形狀可為圓形、方形或其他規(guī)則形狀。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種三維空間內微弱光收集器，其特征在于:平面反射鏡(3)為圓形，平面反射鏡(3)的半徑為橢球面反射鏡(I)中橢圓半正焦弦的一半。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種三維空間內微弱光收集器，其特征在于:平面反射鏡(3)、橢球面反射鏡(I)、球面反射鏡(2)的反射面均鍍有光反射率大于99%的反射膜。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種三維空間內微弱光收集器，其特征在于:橢球面反射鏡Cl)的頂點設有通孔，通孔處設有中繼光學透鏡組(4)。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種三維空間內微弱光收集器，其特征在于:球面反射鏡(2)頂點處設有通孔。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種三維空間內微弱光收集器，其特征在于，平面反射鏡(3)替換為凸面反射鏡(6)。
【文檔編號】G02B19/00GK203825285SQ201420163672
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年4月4日 優(yōu)先權日:2014年4月4日
【發(fā)明者】歐旭鋒, 王文鵬, 馬輝, 張幼文 申請人:浙江卷積科技有限公司