牛角形光導管裝置的製作方法

2023-07-07 00:33:21 2

專利名稱：牛角形光導管裝置的製作方法
技術領域：
牛角形光導管裝置技術領域本發明涉及點光源製作技術領域，特別是一種可以獲得極為細小點光源的牛角形光導管 裝置,可以應用於材料測試和生物學中進行螢光激發，高強度照射等需要高強度細小點光源的 領域。
技術背景當光源的幾何線度比觀察點到光源的距離小很多時，稱此光源為點光源。在某些應用領 域中，人們希望點光源均勻並且尺寸儘量小，稱為小尺寸點光源。傳統的點光源製作方法一般是用光通過帶有尺度很小的圓孔等障礙物的方法得到的。這 種點光源的獲取方法是通過犧牲光強來得到較小尺寸的光源的。如果通過這種方法得到小尺 寸點光源，需要將開孔做的很小，通過開孔部分的光線得到所需光源，大部分光能量被遮擋 在孔外，這種方法損失很多光能量，很不經濟。另一種得到點光源的方法不需要損失很多光能量。中國專利號93215510.3，授權日1994 年2月23日，名稱為"簡易點光源裝置"，介紹了一種由普通光源和一個內壁面塗有良好反 光材料的圓錐形聚光筒組成的點光源裝置，這種裝置結構簡單，能量損失少。但在這種導光 裝置中，正向傳播的光束在圓錐形聚光筒經過多次反射後，會改變傳播方向而反向傳回，導 致光束不能從錐頂部傳出。所以由於圓錐形平直聚光筒結構的限制，不能獲得小尺寸的點光 源。發明內容本發明要解決的技術問題是避免現有技術的不足之處，提供一種結構簡單，能量利用率 高，可獲得小尺寸點光源的牛角形光導管裝置。 本發明的技術方案是牛角形光導管裝置，它包括一個圓錐形導光管，其特徵在於導光管前端為平直圓錐體， 中部逐漸彎曲，呈牛角形，末端即錐頂部為導光出口，導光管外壁塗有良好反光材料。 所述牛角形光導管裝置，末端導光出口可與導光管入口成10至90度內的任何角度。 所述牛角形光導管裝置，製作材料可為玻璃，也可為其他任何導光材料。 所述牛角形光導管裝置，可為實心導管，也可為空心導管。 本發明的有益效果1、由於光導管彎曲的牛角形狀，克服了光線在平直圓錐狀光導管中多次反射而傳回的現 象。光導管的末端可以加工成很細小的尺寸，從而得到尺度極小的點光源，可以在很多特殊 用途中發揮作用。2、 牛角形裝置結構簡單，光線經過該裝置的能量損失少，可以得到較高亮度的點光源。3、 相比於平直圓錐導管，可以有效壓縮元件長度，可以達到整體緊湊化，小型化的目的。4、 光線在光導管中可以進行多次反射，可以對雷射二級管等發出的光進行光束整形，得 到的小尺寸點光源均勻性好。


圖1A是本發明牛角形光導管的正視圖。圖1B是本發明牛角形光導管的俯視圖。圖2是光線在本發明中傳播的示意圖。圖3是利用本發明的一螢光激發裝置結構示意圖。圖4是利用本發明的一光束整形和耦合裝置示意圖。圖中-1.雷射二級管陣列2.牛角形光導管3.載物片4.光源5.光纖具體實施方式
以下結合附圖對本發明作進一步說明。圖l為本發明的外形視圖，其中圖1A和圖1B為別為正視圖和俯視圖。由主視圖可見， 導光管前端平直，中部逐漸彎曲，呈牛角形，末端有一開口為導光出口。出口的大小決定了 所要獲取的點光源的大小。由俯視圖可見，光導管從中部開始半徑逐漸減小，呈為圓錐狀。 所以整體光導管為牛角形圓錐狀光導管。圖2是光線在本發明牛角形光導管中傳播的示意圖。為簡化視圖，只繪製一條光線在光 導管中的傳播示意圖，其餘光束的傳播規律和一條光線時相同。光線從光導管入口處射入， 傳播一段距離後碰到導管壁，由於光導管外壁塗有一層良好反光材料，光線不能從管壁出射， 發生第一次反射，被反射回管腔內。光線繼續傳播，此過程中又會多次碰到管壁，與第一次 碰到管壁時相同，都會發生反射，直至光線從光導管出口處出射。由於光導管的特殊彎曲結 構，光線在其中傳播時，不會發生像在平直光導管中一樣經過多次反射而反向傳回的現象， 從而可以得到與光導管出口大小相當的點光源。圖3是利用本發明的一螢光激發的裝置結構示意圖。在此實施例中，光源選用雷射二極 管。雷射二極體成本較低，多個並排陣列使用可以獲得高性價比的高亮度光源。但雷射二極 管發出的雷射束分為快慢軸傳播，且快慢軸的發散角不同，光束質量較差，在實際應用中通 常需要進行光束整形。圖中，雷射二極體陣列1發出的雷射入射到牛角形光導管2，光束在 光導管2中經過多次反射後實現整形，整形後的光束從光導管的出口出射。光導管出口可看作一小尺寸點光源，且亮度高，分布均勻。光導管的出口靠近需要激發的螢光物質，其中熒物片3上。在本實施例中，光導管出口端獲得的高強度細小點光源，可 以激發小尺寸的螢光物質，提高螢光探測系統的解析度和靈敏度等指標。圖4是利用本發明的一光束整形和耦合裝置示意圖。在此實施例中，光源4可為任意面 光源、線光源或點光源，發出的光束進入牛角形光導管2。光束在光導管中經多次反射達到 整形的目的，光纖5與光導管末端貼近，光導管末端出射光束可以順利耦合進入光線5，達 到高效率耦合的目的。可見，耦合裝置的本質是把一任意光源整形為一細小點光源，點光源 發出的光進入光纖。
權利要求1. 一種牛角形光導管裝置，它包括一個圓錐形導光管，其特徵在於導光管前端為平直圓錐體，中部逐漸彎曲，呈牛角形，末端即錐頂部為導光出口，導光管外壁塗有良好反光材料。
2. 根據權利要求1所述的牛角形光導管裝置，其特徵在於末端導光出口可與導光管入口成10至90度內的任何角度。
3. 根據權利要求1所述的牛角形光導管裝置，其特徵在於製作材料可為玻璃，石英玻 璃或其他任何導光材料。
4. 根據權利要求1所述的牛角形光導管裝置，其特徵在於可為實心導管，也可為空心 導管。
專利摘要本實用新型涉及點光源製作技術領域，特別是一種可以獲得極為細小點光源的牛角形光導管裝置。它包括一個圓錐形導光管，導光管前端為平直圓錐體，中部逐漸彎曲，呈牛角形，末端為導光出口，導光管外壁塗有良好反光材料。可以應用於材料測試和生物學中進行螢光激發，高強度照射等需要高強度細小點光源的領域，也可應用於光束耦合等領域。本實用新型的優點在於獲得的點光源尺寸小，亮度高，均勻性好。
文檔編號F21V7/00GK201100592SQ20072009649
公開日2008年8月13日 申請日期2007年6月22日 優先權日2007年6月22日
發明者傅汝廉, 青 葉, 張春平, 田建國, 磊 郭 申請人:南開大學