专利名称：线性结构的无衍射光源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种无衍射光源，特别是涉及一种具有线性结构的无衍射光源。
背景技术：
衍射是一种常见的光学现象，它对所有的传统光波场都有影响。例如一束准直单色光束在自由空间传播的瑞利距离ZR=πr02/λ]]>(其中λ是波长，r0是光束初始半径)，瑞利距离后光束就明显的衍射扩散。
无衍射光是80年代末兴起的一种新型光源，它同时具有焦深长(可达几米)、中心光斑小(可达微米级)的特点，可用于准直、直线度、表面形貌测量等。但现有的无衍射光是点光源，对大面积测量及在线测量，其测量速度受到很大限制，在应用上也受到很大局限。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足之处，提供一种线性结构的无衍射光源。它不仅具有传统无衍射点光束的特点，且光斑为线性结构，能同时满足测量范围大，分辨率高和测量速度快的要求。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是，一种线性结构的无衍射光源，按顺序依次设置激光器、聚焦透镜、针孔滤波器、准直透镜，其特征在于在准直透镜后设置三角棱镜，激光器、聚焦透镜、针孔滤波器、准直透镜和三角棱镜的主轴在一条直线上，其中聚焦透镜和准直透镜共焦，且针孔滤波器的针孔位于此焦点处。
本实用新型相比现有技术具有以下的优点
(1)它不仅具有传统无衍射点光束的特点，且光斑为线性结构，能同时满足测量范围大，分辨率高和测量速度快的要求。
(2)光斑线宽小，能够达到3.6μm，甚至更小；传播距离远，3.6μm线宽结构光的传播距离为230mm，比同线宽高斯波的传播距离0.04mm远得多。
(3)在最大无衍射范围内，线宽保持不变；线长方向上强度均匀分布，且不随传播距离的变化而改变。
图1是本实用新型一种实施例的结构示意图。
图2是图1中三角棱镜的结构示意图。
图3(a)和图3(b)是本实用新型实现线性无衍射结构光的原理图。
具体实施方式
由图1所示，本实用新型依次由激光器1、聚焦透镜2、针孔滤波器3、准直透镜4和三角棱镜5组成，它们的主轴在一条直线上，其中聚焦透镜2和准直透镜4共焦，且针孔滤波器3的针孔位于此焦点处。准直透镜4出射光束为平面波，再经三角棱镜5就得到线性无衍射结构光。
由图2所示，图中2a为三角棱镜5的宽度，2b为三角棱镜5的长度，θ为三角棱镜5的底角，三角棱镜5的几何参数应根据使用的要求选取。
由图3(a)和图3(b)所示，当从准直透镜4出来的平面波入射到三角棱镜5上时，出射光束就由无衍射点光束变为相应的线性结构光束，其无衍射范围如图3(a)中的ABCD及3(b)中的Zmax所示。
本实用新型得到的无衍射结构光线宽及最大无衍射范围和三角棱镜5的几何结构参数和材料有密切的关系。
线宽l=λ4(n-1)θ;]]>最大无衍射范围Zmax=a(n-1)θ]]>其中，λ为入射光波长；n和θ分别为三角棱镜的折射率和底角；a为三角棱镜的宽度的一半。
举例激光器光源1可为He-Ne激光器光源，发出的入射光波长λ＝632.8nm。三角棱镜5可采用K9光学材料，其折射.率为n＝1.5。本实验制作了三块三角棱镜，其参数分别为(1)2a×2b＝20mm×50mm，θ＝10°；(2)2a×2b＝20mm×50mm，θ＝5°；(3)2a×2b＝20mm×40mm，θ＝2°。得到无衍射结构光的线宽及最大无衍射范围分别为(1)l＝1.8μm，Zmax＝115mm；(2)l＝3.6μm，Zmax＝230mm；(3)l＝9.1μm，Zmax＝575mm。
实现步骤如下(1)将氦氖激光器1打开，预热一段时间，待激光稳定后，调整激光器的高度、摆角及仰角，使激光束与光具座轴线平行，并处于光具座上透镜夹持器的高度调节范围内。
(2)将聚焦透镜2、针孔滤波器3、准直透镜4和三角棱镜5按顺序固定在光具座上，调整高度调节架，使它们的主轴基本在一条直线上。
(3)调整针孔滤波器3的位置，使激光束通过聚焦透镜2之后的焦点正好落在针孔处，由针孔出射的光为近似球面波。
(4)调整准直透镜4的位置，使其焦点与针孔重合，由针孔出射的球面波经准直透镜4后，出射质量较好的平面波束。
(5)调整三角棱镜5的位置，使其主轴与平面波束的传播方向重合，透射光成像在光屏上。由于结构光间距很小，为便于观察，可用成像透镜对三角棱镜5后的光斑进行放大。
权利要求1.一种线性结构的无衍射光源，按顺序依次设置激光器、聚焦透镜、针孔滤波器、准直透镜，其特征在于在准直透镜(4)后设置三角棱镜(5)，激光器(1)、聚焦透镜(2)、针孔滤波器(3)、准直透镜(4)和三角棱镜(5)的主轴在一条直线上，其中聚焦透镜(2)和准直透镜(4)共焦，且针孔滤波器(3)的针孔位于此焦点处。
专利摘要本实用新型提供了一种线性结构的无衍射光源，按顺序依次设置激光器、聚焦透镜、针孔滤波器、准直透镜和三角棱镜，它们的主轴在一条直线上，其中聚焦透镜和准直透镜共焦，且针孔滤波器的针孔位于此焦点处。本实用新型的优点是它不仅具有传统无衍射点光束的特点，且光斑为线性结构，能同时满足测量范围大，分辨率高和测量速度快的要求；光斑线宽小，能够达到3.6μm，甚至更小；传播距离远，3.6μm线宽结构光的传播距离为230mm，比同线宽高斯波的传播距离0.04mm远得多；在最大无衍射范围内，线宽保持不变；线长方向上强度均匀分布，且不随传播距离的变化而改变。
文档编号G02B27/42GK2802535SQ20052009682
公开日2006年8月2日 申请日期2005年6月20日 优先权日2005年6月20日
发明者周莉萍, 徐龙, 张文 申请人:华中科技大学