一种生成光链的微纳透镜及其使用方法

1.本发明属于光学微纳结构技术领域，涉及一种生成光链的微纳透镜及其使用方法。


背景技术：

2.光链经常被用做光镊，广泛应用于光学微操作、原子俘获、微粒和生物细胞的引导和结合等领域，具有非常广阔的应用前景。
3.目前有多种方法可以产生光链，例如通过使用具有球面相差的透镜聚焦π相移多环空心高斯光束实现光学瓶颈，然而这种方法相对复杂，不够灵活；又例如利用轴锥聚焦无衍射贝塞尔光束产生三维光学瓶光束，这种方法需要2个圆锥透镜，并且调控光场复杂。以上有关可产生光链的技术方法都较为复杂。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种生成光链的微纳透镜及其使用方法，该微纳透镜结构简单，且方便生成光链。
5.为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：一方面，本发明提供了一种生成光链的微纳透镜，微纳透镜由mgf2材料和gan材料交错堆叠而成；沿堆叠方向，微纳透镜的两面分别为入射面和出射面，入射面为平面，出射面为倒圆锥凹面。
6.可选的，所述入射面为圆平面。
7.可选的，所述出射面呈若干层环形阶梯状。
8.可选的，每层阶梯包括底面mgf2材料和顶面gan材料；每层阶梯的高度为150纳米。
9.可选的，每层阶梯的底面mgf2材料的厚度为10纳米。
10.可选的，每层阶梯的顶面gan材料的厚度为140纳米。
11.可选的，每层环形阶梯的内径由下至上逐级递增300纳米。
12.另一方面，本发明提供了一种生成光链的微纳透镜的使用方法，包括：将与微纳透镜共轴的柱矢量光束垂直于入射面进行照射，聚焦产生光链。
13.可选的，柱矢量光束包括径向偏振光和旋向偏振光。
14.可选的，通过改变阶梯层数，调控光链中焦点数量。
15.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：本发明提供一种生成光链的微纳透镜及其使用方法，该微纳透镜结构简单、容易制备，能够通过入射的线偏振光束以及旋向偏振光束的聚焦，获得光链；通过合理改变微纳透镜的阶梯数，实现对于光链中焦斑个数的灵活调控。
附图说明
16.图1为本发明实施例微纳透镜的示意图；
图2为本发明实施例微纳透镜的局部剖视图；图3为图2的局部放大图；图4为本发明实施例35层阶梯微纳透镜在径向偏振光照射下剖面的光链分布图；图5为本发明实施例35层阶梯微纳透镜在径向偏振光照射下沿z轴的光链强度分布图；图6为本发明实施例35层阶梯微纳透镜在旋向偏振光照射下剖面的光链分布图；图7为本发明实施例40层阶梯微纳透镜在径向偏振光照射下剖面的光链分布图。
具体实施方式
17.下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
18.在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应该理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
19.出于本说明书和所附权利要求书的目的，除非另有陈述，否则所有表达量、百分数或比例的数字及本说明书和所附权利要求书中所用的其他数值被理解为在所有情况下都由术语“约”修饰。此外，本文公开的所有范围都包括端点在内且可独立组合。
20.实施例一如图1至图6所示，一种生成光链的微纳透镜，微纳透镜由mgf2材料和gan材料交错堆叠而成，其中mgf2介质的折射率为1.38，gan介质的折射率为2.67；沿向上堆叠方向，微纳透镜的底面为入射面，顶面为出射面，其中入射面为圆平面，出射面为倒圆锥凹面，出射面呈35层环形阶梯状，每层阶梯包括底面mgf2材料和顶面gan材料，每层阶梯的高度为150纳米，每层阶梯的底面mgf2材料的厚度为10纳米，每层阶梯的顶面gan材料的厚度为140纳米，每层环形阶梯的内径由下至上逐级递增300纳米。
21.实施例二如图1至图3、图7所示，一种生成光链的微纳透镜，微纳透镜由mgf2材料和gan材料交错堆叠而成，其中mgf2介质的折射率为1.38，gan介质的折射率为2.67；沿向上堆叠方向，微纳透镜的底面为入射面，顶面为出射面，其中入射面为圆平面，出射面为倒圆锥凹面，出射面呈40层环形阶梯状，每层阶梯包括底面mgf2材料和顶面gan材料，每层阶梯的高度为150纳米，每层阶梯的底面mgf2材料的厚度为10纳米，每层阶梯的顶面gan材料的厚度为140纳米，每层环形阶梯的内径由下至上逐级递增300纳米。
22.实施例三如图1至图7所示，基于实施例一所述的一种生成光链的微纳透镜，本实施例提供一种生成光链的微纳透镜的使用方法，包括：将与微纳透镜共轴的柱矢量光束垂直于入射面进行照射，聚焦产生光链。
23.柱矢量光束为径向偏振光或旋向偏振光；通过改变微纳透镜的阶梯层数，调控光链中焦点数量。
24.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人
员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。


技术特征：
1.一种生成光链的微纳透镜，其特征在于：微纳透镜由mgf2材料和gan材料交错堆叠而成；沿堆叠方向，微纳透镜的两面分别为入射面和出射面，入射面为平面，出射面为倒圆锥凹面。2.根据权利要求1所述的一种生成光链的微纳透镜，其特征在于：所述入射面为圆平面。3.根据权利要求1所述的一种生成光链的微纳透镜，其特征在于：所述出射面呈若干层环形阶梯状。4.根据权利要求3所述的一种生成光链的微纳透镜，其特征在于：每层阶梯包括底面mgf2材料和顶面gan材料；每层阶梯的高度为150纳米。5.根据权利要求4所述的一种生成光链的微纳透镜，其特征在于：每层阶梯的底面mgf2材料的厚度为10纳米。6.根据权利要求4所述的一种生成光链的微纳透镜，其特征在于：每层阶梯的顶面gan材料的厚度为140纳米。7.根据权利要求3所述的一种生成光链的微纳透镜，其特征在于：每层环形阶梯的内径由下至上逐级递增300纳米。8.一种根据权利要求3至7任意一项所述的生成光链的微纳透镜的使用方法，其特征在于，包括：将与微纳透镜共轴的柱矢量光束垂直于入射面进行照射，聚焦产生光链。9.根据权利要求8所述的一种生成光链的微纳透镜的使用方法，其特征在于：柱矢量光束包括径向偏振光和旋向偏振光。10.根据权利要求8所述的一种生成光链的微纳透镜的使用方法，其特征在于：通过改变阶梯层数，调控光链中焦点数量。

技术总结
本发明公开了供一种生成光链的微纳透镜及其使用方法，微纳透镜由MgF2材料和GaN材料交错堆叠而成；沿堆叠方向，微纳透镜的两面分别为入射面和出射面，入射面为平面，出射面为倒圆锥凹面；微纳透镜在柱矢量光束的照射下聚焦产生光链。本发明的微纳透镜结构简单，且方便生成光链。便生成光链。便生成光链。


技术研发人员：王俊 李胜 姚晗 许吉 刘宁 陆云清
受保护的技术使用者：南京邮电大学
技术研发日：2022.11.22
技术公布日：2023/3/3