专利名称：点光源装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及点光源制作技术领域，特别是一种可以获得极为细小点光源的牛角形光导管装置，可以应用于材料测试和生物学中进行荧光激发，高强度照射等需要高强度细小点光源的领域。
背景技术：
当光源的几何线度比观察点到光源的距离小很多时，称此光源为点光源。在某些应用领域中，人们希望点光源均匀并且尺寸尽量小，称为小尺寸点光源。
传统的点光源制作方法一般是用光通过带有尺度很小的圆孔等障碍物的方法得到的。这种点光源的获取方法是通过牺牲光强来得到较小尺寸的光源的。如果通过这种方法得到小尺寸点光源，需要将开孔做的很小，通过开孔部分的光线得到所需光源，大部分光能量被遮挡在孔外，这种方法损失很多光能量，很不经济。
另一种得到点光源的方法不需要损失很多光能量。中国专利号93215510.3，授权日1994年2月23日，名称为“简易点光源装置”，介绍了一种由普通光源和一个内壁面涂有良好反光材料的圆锥形聚光筒组成的点光源装置，这种装置结构简单，能量损失少。但在这种导光装置中，正向传播的光束在圆锥形聚光筒经过多次反射后，会改变传播方向而反向传回，导致光束不能从锥顶部传出。所以由于圆锥形平直聚光筒结构的限制，不能获得小尺寸的点光源。
发明内容
本发明要解决的技术问题是避免现有技术的不足之处，提供一种结构简单，能量利用率高，可获得小尺寸点光源的牛角形光导管装置。
本发明的技术方案是牛角形光导管装置，它包括一个圆锥形导光管，其特征在于导光管前端为平直圆锥体，中部逐渐弯曲，呈牛角形，末端即锥顶部为导光出口，导光管外壁涂有良好反光材料。
所述牛角形光导管装置，末端导光出口可与导光管入口成10至90度内的任何角度。
所述牛角形光导管装置，制作材料可为玻璃，也可为其他任何导光材料。
所述牛角形光导管装置，可为实心导管，也可为空心导管。
本发明的有益效果1、由于光导管弯曲的牛角形状，克服了光线在平直圆锥状光导管中多次反射而传回的现象。光导管的末端可以加工成很细小的尺寸，从而得到尺度极小的点光源，可以在很多特殊用途中发挥作用。
2、牛角形装置结构简单，光线经过该装置的能量损失少，可以得到较高亮度的点光源。
3、相比于平直圆锥导管，可以有效压缩元件长度，可以达到整体紧凑化，小型化的目的。
4、光线在光导管中可以进行多次反射，可以对激光二级管等发出的光进行光束整形，得到的小尺寸点光源均匀性好。
图1A是本发明牛角形光导管的正视图。
图1B是本发明牛角形光导管的俯视图。
图2是光线在本发明中传播的示意图。
图3是利用本发明的一荧光激发装置结构示意图。
图4是利用本发明的一光束整形和耦合装置示意图。
图5是本发明一实施例的实物的照片。
图中1.激光二级管阵列 2.牛角形光导管 3.载物片 4.光源 5.光纤具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明的外形视图，其中图1A和图1B为别为正视图和俯视图。由主视图可见，导光管前端平直，中部逐渐弯曲，呈牛角形，末端有一开口为导光出口。出口的大小决定了所要获取的点光源的大小。由俯视图可见，光导管从中部开始半径逐渐减小，呈为圆锥状。所以整体光导管为牛角形圆锥状光导管。
图2是光线在本发明牛角形光导管中传播的示意图。为简化视图，只绘制一条光线在光导管中的传播示意图，其余光束的传播规律和一条光线时相同。光线从光导管入口处射入，传播一段距离后碰到导管壁，由于光导管外壁涂有一层良好反光材料，光线不能从管壁出射，发生第一次反射，被反射回管腔内。光线继续传播，此过程中又会多次碰到管壁，与第一次碰到管壁时相同，都会发生反射，直至光线从光导管出口处出射。由于光导管的特殊弯曲结构，光线在其中传播时，不会发生像在平直光导管中一样经过多次反射而反向传回的现象，从而可以得到与光导管出口大小相当的点光源。
图3是利用本发明的一荧光激发的装置结构示意图。在此实施例中，光源选用激光二极管。激光二极管成本较低，多个并排阵列使用可以获得高性价比的高亮度光源。但激光二极管发出的激光束分为快慢轴传播，且快慢轴的发散角不同，光束质量较差，在实际应用中通常需要进行光束整形。图中，激光二极管阵列1发出的激光入射到牛角形光导管2，光束在光导管2中经过多次反射后实现整形，整形后的光束从光导管的出口出射。光导管出口可看作一小尺寸点光源，且亮度高，分布均匀。光导管的出口靠近需要激发的荧光物质，其中荧光物质可以附着在载物片3上。在本实施例中，光导管出口端获得的高强度细小点光源，可以激发小尺寸的荧光物质，提高荧光探测系统的分辨率和灵敏度等指标。
图4是利用本发明的一光束整形和耦合装置示意图。在此实施例中，光源4可为任意面光源、线光源或点光源，发出的光束进入牛角形光导管2。光束在光导管中经多次反射达到整形的目的，光纤5与光导管末端贴近，光导管末端出射光束可以顺利耦合进入光线5，达到高效率耦合的目的。可见，耦合装置的本质是把一任意光源整形为一细小点光源，点光源发出的光进入光纤。
图5是本发明一实施例的实物的照片。其中制作材料为玻璃，光导管末端直径约为50微米。
权利要求
1.一种牛角形光导管装置，它包括一个圆锥形导光管，其特征在于导光管前端为平直圆锥体，中部逐渐弯曲，呈牛角形，末端即锥顶部为导光出口，导光管外壁涂有良好反光材料。
2.根据权力要求1所述的牛角形光导管装置，其特征在于末端导光出口可与导光管入口成10至90度内的任何角度。
3.根据权力要求1所述的牛角形光导管装置，其特征在于制作材料可为玻璃，石英玻璃或其他任何导光材料。
4.根据权力要求1所述的牛角形光导管装置，其特征在于可为实心导管，也可为空心导管。
全文摘要
本发明涉及点光源制作技术领域，特别是一种可以获得极为细小点光源的牛角形光导管装置。它包括一个圆锥形导光管，导光管前端为平直圆锥体，中部逐渐弯曲，呈牛角形，末端为导光出口，导光管外壁涂有良好反光材料。可以应用于材料测试和生物学中进行荧光激发，高强度照射等需要高强度细小点光源的领域，也可应用于光束耦合等领域。本发明的优点在于获得的点光源尺寸小，亮度高，均匀性好。
文档编号F21V7/00GK101078498SQ20071005772
公开日2007年11月28日 申请日期2007年6月22日 优先权日2007年6月22日
发明者张春平, 田建国, 郭磊, 叶青, 傅汝廉 申请人:南开大学