一种用于流式细胞仪的类高斯平顶光束整形系统的制作方法

1.本发明属于激光光束整形技术领域，尤其涉及一种用于流式细胞仪的类高斯平顶光束整形系统。


背景技术：

2.激光光源是流式细胞仪的核心部件之一，高分辨、高通量的流式细胞仪对其激光光束的分布提出了更高了要求。为实现高分辨率，要求激光束在流动方向光强分布窄且中心强度高，在垂直于流动方向，要求光强分布宽且均匀，也就是要求一个方向是高斯分布，另一个方向为平顶光输出。
3.目前高斯光束整形为平顶光输出的主要方法是采用非球面透镜或者采用衍射光学元件等方法，这些方案采用的关键元件成本较高，且为获得满足要求的光斑，还需要增加其他光学元件，结构复杂，组装难度高。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于：为了解决对高斯光束整形为平顶光束时，需要使用多种光学元件，导致光斑作用范围有限、结构复杂、制作成本高的问题，而提出的一种用于流式细胞仪的类高斯平顶光束整形系统。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种用于流式细胞仪的类高斯平顶光束整形系统，其包括准直器、至少一组分解机构和聚焦透镜，所述分解机构和所述聚焦透镜位于所述准直器的同一侧，所述分解机构的入光面平行于所述准直器的出光面，所述分解机构包括二分之一波片和双折射晶体，所述二分之一波片位于所述双折射晶体和所述准直器之间，且所述二分之一波片位于所述聚焦透镜和所述准直器之间。
6.作为上述技术方案的进一步描述：
7.所述分解机构为一组设置，所述二分之一波片和所述聚焦透镜分别位于所述双折射晶体的相对两侧。
8.作为上述技术方案的进一步描述：
9.所述分解机构为一组设置，所述聚焦透镜位于所述二分之一波片和所述双折射晶体之间。
10.作为上述技术方案的进一步描述：
11.所述分解机构为两组设置，两组所述分解机构位于所述聚焦透镜和所述准直器之间。
12.作为上述技术方案的进一步描述：
13.所述双折射晶体为楔形。
14.作为上述技术方案的进一步描述：
15.所述聚焦透镜的入光面平行于所述准直器的出光面。
16.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
17.本发明中，通过利用二分之一波片、双折射晶体和聚焦透镜进行有序地排布，将从准直器射出的高斯光束整形为一个方向平顶一个方向高斯形状的聚焦光斑，结构简单，从而降低了制作成本，并通过改变楔形双折射晶体的楔形角方向，以改变平顶光束的方向，利用多层分解机构将光束多次分解并聚焦，从而改变光斑的宽度，扩大工作范围。
附图说明
18.图1为一种用于流式细胞仪的类高斯平顶光束整形系统的实施例一结构示意图。
19.图2为一种用于流式细胞仪的类高斯平顶光束整形系统的实施例二结构示意图。
20.图3为一种用于流式细胞仪的类高斯平顶光束整形系统的实施例三结构示意图。
21.图4为利用实施例一和实施例二获取的准高斯平顶光斑形状。
22.图5为利用实施例三获取的准高斯平顶光斑形状。
23.图例说明：
24.1、准直器；2、分解机构；21、二分之一波片；22、双折射晶体；3、聚焦透镜。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
26.请参阅图1
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5，本发明提供一种技术方案：一种用于流式细胞仪的类高斯平顶光束整形系统，包括准直器1、至少一组分解机构2和聚焦透镜3，所述分解机构2和所述聚焦透镜3位于所述准直器1的同一侧，所述分解机构2的入光面平行于所述准直器1的出光面，所述分解机构2包括二分之一波片21和双折射晶体22，所述二分之一波片21位于所述双折射晶体22和所述准直器1之间，且所述二分之一波片21位于所述聚焦透镜3和所述准直器1之间；
27.所述分解机构2为一组设置，所述二分之一波片21和所述聚焦透镜3分别位于所述双折射晶体22的相对两侧，准直器1将来自激光二极管或者其他激光器输出的光成形为按流式细胞仪需求的光斑比例准直输出的光斑，此时光斑的分布为高斯分布，二分之一波片21将经准直器1输出的光斑的偏振方向旋转到与双折射晶体22入射面呈45
°
的方向，高斯分布的光斑经过双折射晶体22分解为p光和s光，p光和s光之间的夹角为θ，聚焦透镜3的焦距为f，聚焦透镜3将光斑会聚到焦点，即可得到一个方向平顶光束且光斑大小为a，另一个方向为高斯光束的光斑，θ、f和a满足如下关系：
[0028][0029]
所述分解机构2为一组设置，所述聚焦透镜3位于所述二分之一波片21和所述双折射晶体22之间，准直器1将来自激光二极管或者其他激光器输出的光成形为按流式细胞仪需求的光斑比例准直输出的光斑，此时光斑的分布为高斯分布，二分之一波片21将经准直器1输出的光斑的偏振方向旋转到与聚焦透镜3入射面呈45
°
的方向，聚焦透镜3将光斑会聚到焦点，高斯分布的光斑经过双折射晶体22分解为p光和s光，p光和s光形成一定的偏移，即可得到一个方向平顶光束且光斑大小为a，另一个方向为高斯光束的光斑，偏移量δ和a满足如下关系
[0030][0031]
所述分解机构2为两组设置，两组所述分解机构2位于所述聚焦透镜3和所述准直器1之间，准直器1将来自激光二极管或者其他激光器输出的光成形为按流式细胞仪需求的光斑比例准直输出的光斑，此时光斑的分布为高斯分布，第一组分解机构2作用，二分之一波片21将经准直器1输出的光斑的偏振方向旋转到与双折射晶体22入射面呈45
°
的方向，高斯分布的光斑经过双折射晶体22分解为夹角为θ1且强度相同的两路光，第二组分解机构2作用，两路光经过双折射晶体22分解为夹角为θ2且强度相同的四路光，聚焦透镜3的焦距为f，聚焦透镜3将光斑会聚到焦点，即可得到两个方向平顶光束且光斑大小为a，另两个方向为高斯光束的光斑，θ1、θ2、f和a满足如下关系：
[0032][0033][0034]
所述双折射晶体22为楔形，楔形的楔形角方向与整形为平顶的光束方向一致；
[0035]
所述聚焦透镜3的入光面平行于所述准直器1的出光面。
[0036]
工作原理：首先，准直器1将来自激光二极管或者其他激光器输出的光成形为按流式细胞仪需求的光斑比例准直输出的光斑，此时光斑的分布为高斯分布，其次，分解机构2中的二分之一波片21对光斑的偏振方向具有旋转作用，接着，当聚焦透镜3位于分解机构2内的时，聚焦透镜3先对光斑进行聚焦，双折射晶体22对聚焦后的光斑进行分解，最后，当聚焦透镜3位于分解机构2的一侧时，双折射晶体22对光斑进行分解，分解后的光束再经聚焦透镜3进行聚焦。
[0037]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。