具有微结构光学元件的光源和具有光源的显微镜制造技术

具有对一次光源的光进行光谱扩展的微结构光学元件的光源具有将光谱扩展过的光形成为照明光束的光学系统。该光学系统对光谱扩展过的光的光谱分量的不同的发射进行补偿。此外，公开一种显微镜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有微结构光学元件并具有光学系统的光源，该微结构光学元件对一次光源的光进行光谱扩展，该光学系统将光谱扩展过的光形成为照明光束。此外，本专利技术涉及显微镜，该显微镜包括光源，该光源具有微结构光学元件并具有光学系统，该微结构光学元件对一次光源的光进行光谱扩展，该光学系统将光谱扩展过的光形成为照明光束。专利文献US 6,097,870公开了一种用于在可见光谱范围和红外光谱范围中产生宽带光谱的装置。该装置基于在其中输入耦合泵激光器的光的微结构光纤。泵激光在微结构光纤中通过非线性效应来扩展。作为微结构光纤，可应用所谓的光子带隙材料(Photonic-Band-Gap-Material)或者“光子晶体光纤(photon crystal fibre)”、“多孔光纤(holey fiber)”或者“微结构光纤(micros tructuredfiber)”。改进方案也公知为所谓的“空心光纤(Hollow fiber)”。用于产生宽带光谱的另一装置在Birks等人的公开文献“Supercontinuum generation in tapered fibers”(Opt.Lett.Vol.25，p.1415(2000))中公开。在该装置中应用了具有光纤芯的传统的光导纤维，该光导纤维至少沿着部件成锥形(Verjuengung)。这类光导纤维公知为所谓的“锥形光纤(taperedfiber)”。尤其是在显微术、内诊术、流量细胞测量法(Flusszytometrie)、色层分离法和在石版印刷术中，为了照明对象，通用的、具有高光密度的照明设备是重要的。在扫描显微术中，利用光束对试样进行扫描(abrastern)。为此，激光器常常被用作光源。从EP 0 495 930“Konfokales Mikroskopsystem fuer Mehrfarbenfluoreszenz”中例如公知一种具有单个发射多个激光线的激光器的装置。目前，为此大多采用混合气体激光器、尤其是ArKr激光器。作为试样，研究例如利用荧光染料制备的、生物的组织或者剖面。在材料研究领域中常常检测从试样反射的照明光。常常也应用泵激光器排在其前面的固体激光器和染料激光器以及光纤激光器和光学参量振荡器(OPO)。从公开文献DE 101 15 488 A1中公知一种用于照明对象的装置，该装置包括对激光器的光进行光谱扩展的微结构光学元件。该装置包括将光谱扩展过的光形成为照明光束的光学系统。此外，在该公开文献中公开了在显微镜中、尤其是在扫描显微镜中应用用于照明的装置。已指出，尤其是来自光源的多色彩的照明光束基于差的光束特性只可有限地应用，该光源包括微结构光学材料、尤其是微结构光学纤维。特别是在显微术中，在应用这样的照明光束时常得到不够好的结果。因而，本专利技术的任务是，给出具有微结构光学元件的光源，该光源产生照明光束，该照明光束与被包括在其中的光谱分量无关地具有良好的光束质量。该任务通过光源来解决，该光源的特征在于，光学系统对光谱扩展过的光的光谱分量的不同的发散进行补偿。本专利技术的另一任务是，给出一显微镜，该显微镜包括具有微结构光学元件的光源，利用该显微镜也可以在多色彩照明时实现良好的成像结果。该任务通过显微镜来解决，该显微镜的特征在于，光学系统可以对光谱扩展过的光的光谱分量的不同的发散进行补偿。根据本专利技术认识到，在从现有技术中公知的、具有微结构光学材料的光源中的不够好的光束质量归因于在光谱扩展过的光从微结构光学材料中射出时，其不同光谱分量的照明锥具有不同的差别。在“传统的玻璃光纤(突变型(Step-Index)光纤)”中，针对所有波长的发散在第一级中很大程度相等，而各个光谱分量的波长越长，微结构光纤处的发散度越大。这归因于包层(Cladding)中的孔修改了针对各个波长有效的折射率，并且也修改了色散度。在短波长中，只有微小部分的电场侵入该孔中，以致包层中的折射率几乎与光纤材料(通常为纯石英)的折射率相对应。在较长的波长中，电场大大侵入到该孔的区域中，由此强烈降低有效的折射率。这种效应与孔的大小和孔的间距有关。根据本专利技术的光源有利地产生照明光束，该照明光束的光对于其所有光谱分量可被同时准直。这尤其是在扫描显微术中产生极其有利的效果，因为在那里具有以下决定性的重要性，即照明光束的所有光谱分量在应观测的试样层中可找到其焦点。在优选的改进方案中，针对不同光的波长的光学系统具有不同的焦距。在此，对于许多应用足够的是，光学系统在第一级中考虑并校正了发散度与波长的线性关系。对于极其特殊的应用，光学系统优选地精确地与微结构光纤的光谱特性相匹配。在光源的优选的实施变型中，光学系统对光谱扩展过的光的较短波的光谱分量比光谱扩展过的较长波的光谱分量进行更强烈地聚焦。微结构光学元件优选地包括光子带隙材料，并且附加地优选地被构造为光导纤维(光子晶体光纤PCS；多孔光纤等)。在另一变型中，被构造为光导纤维的微结构光学元件成锥形(锥形光纤)。在光源的优选的变型中，设置光阑，该光阑遮住光谱扩展过的光的边缘光线。该光阑考虑以下效应，即随着波长的增长，更多的光到达微结构光导纤维的包层中，虽然该光的光功率分量基本上小于直接从芯中射出的光谱扩展过的光的光功率分量，但是这在微结构光导纤维的输出上是可见的。尤其是在共焦的电子光栅显微镜中采用该光源时有利的是，将该边缘光通过光阑过滤出。将光谱扩展过的光形成为照明光束的光学系统优选地具有适当的光阑。在完全优选的改进方案变型中，光学系统是显微镜的组成部分，尤其是电子光栅显微镜或共焦的电子光栅显微镜的组成部分。如果光学系统被实施为物镜，则是特别有利的。本专利技术的光源例如也可用于流量细胞测量仪(Flusszytometer)或内窥镜或色层谱仪或石版印刷装置中。在优选的扫描显微镜的改进方案中，微结构光学元件由具有至少两种不同光学密度的、多个微光学结构元件构成。以下改进方案是完全特别优选的，其中光学元件包括第一区域和第二区域，其中，第一区域具有均匀的结构，而在第二区域中，显微镜的结构由微光学结构元件构成。此外，如果第一区域包围第二区域，则是有利的。微光学结构元件优选的是套管、桥形接片、蜂房(Wabe)、电子管或空腔。在另一改进方案中，微结构光学元件由并排布置的玻璃或塑料材料和空腔构成。特别优选以下实施变型，其中微结构光学元件由光子带隙材料构成，并被构造为光导纤维。在激光器和光导纤维之间优选地设置光学二极管，该光学二极管抑制来源于光导纤维的末端的光束的逆反射。完全特别优选的并且能简单实现的实施变型包括具有约9μm的光纤芯直径的传统的光导纤维作为微结构光学元件，该光导纤维至少沿着部件成锥形。这种类型的光导纤维公知为所谓的“锥形光纤”。光导纤维优选地总共长1m，并且在从30mm到90mm的长度上成锥形。在优选的改进方案中，整个光纤的直径在成锥形的范围中约为2μm。在附图中示意性示出本专利技术对象，并且下面根据附图来说明。在此附图说明图1示出本专利技术的光源，图2示出没有光学系统的光谱扩展过的光的光束径迹，图3示出具有消色差校正过的光学系统的光谱扩展过的光的光束径迹，图4示出本专利技术光源中的光谱扩展过的光的光束径迹，图5示出另一本专利技术的光源和图6示出本专利技术的共焦的电子光栅显本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有微结构光学元件的光源，该光学元件对一次光源的光进行光谱扩展，并且该光源具有光学系统，该光学系统将光谱扩展过的光形成为照明光束，其特征在于，该光学系统对该光谱扩展过的光的光谱分量的不同的发散进行补偿。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：K莫尔曼，
申请(专利权)人：莱卡微系统海德尔堡有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]