Aksikon - Axicon

Schemat Aksikonu i wynikający z niego Bessel Bessel

Axicon jest wyspecjalizowanym rodzaj soczewki , który ma stożkową powierzchnię. Aksikon przekształca wiązkę laserową w rozproszenie w kształcie pierścienia. Mogą być wypukłe lub wklęsłe i wykonane z dowolnego materiału optycznego. Połączenie z innymi aksikonami lub soczewkami pozwala na generowanie szerokiej gamy wzorów wiązek. Może być użyty do przekształcenia wiązki Gaussa w niedyfrakcyjną wiązkę Bessela . Aksikony zostały po raz pierwszy zaproponowane w 1954 roku przez Johna McLeoda.

Aksykony wykorzystywane są w pułapkach atomowych oraz do generowania plazmy w akceleratorach pola wakefield . Stosuje się je w chirurgii oka w przypadkach, gdy przydatna jest plamka w kształcie pierścienia.

Axicon charakteryzuje się zwykle stosunkiem średnicy pierścienia do odległości od wierzchołka obiektywu do płaszczyzny obrazu d/l.

Funkcje specjalne i kształtowanie belki Bessela

Pojedyncze aksikony są zwykle używane do generowania pierścieniowego rozsyłu światła, który jest stały bocznie wzdłuż osi optycznej w pewnym zakresie. Ta szczególna cecha wynika z generowania (niedyfrakcyjnych) belek typu Bessela o właściwościach określanych głównie przez kąt Aksikonu α.

Tworzenie belek Bessela przez aksikon

Istnieją dwa obszary zainteresowania dla różnych zastosowań: daleki zasięg z prawie stałym rozkładem natężenia (a) i pierścieniowy rozkład natężenia pola dalekiego (b). Odległość (a) zależy od kąta α Aksikonu i średnicy (ØEP) wiązki padającej. Średnica pierścieniowego rozkładu natężenia pola odległego (b) jest proporcjonalna do długości l. Szerokość pierścienia wynosi około połowy średnicy wiązki padającej.

Aplikacje

Jednym z zastosowań aksikonów są teleskopy, w których zwykły obiektyw sferyczny został zastąpiony aksikonem. Taki teleskop może być jednocześnie ogniskowany na cele odległe od mniej niż metra do nieskończoności , bez dokonywania jakichkolwiek korekt. Może być używany do jednoczesnego oglądania dwóch lub więcej małych źródeł umieszczonych wzdłuż linii wzroku.

Axicons mogą być stosowane w laserowej chirurgii oka . Ich zdolność do skupiania wiązki laserowej w pierścieniu jest przydatna w chirurgii do wygładzania i ablacji tkanki rogówki . Używając kombinacji pozytywnych i negatywnych aksikonów, średnicę pierścienia światła można regulować, aby uzyskać najlepszą wydajność.

Aksykony są również wykorzystywane w pułapkach optycznych . Pierścień światła tworzy przyciągające i odpychające siły, które mogą uwięzić i zatrzymać mikrocząsteczki i komórki w środku pierścienia.

Inny

• Koncentratory słoneczne
• Rezonatory laserowe
• Podział w lekkich żarnikach
• Indeks gradientu, aksikony tarcia
• Oświetlenie

Reflaksykony

Odblaskowy aksikon lub „reflakskon” został opisany w 1973 roku przez WR Edmondsa. Reflaxicon wykorzystuje parę współosiowych, stożkowych powierzchni odbijających, aby powielić funkcjonalność transmisyjnego aksikonu. Zastosowanie odbicia zamiast transmisji poprawia próg uszkodzeń , aberrację chromatyczną i dyspersję prędkości grupowej w porównaniu z konwencjonalnymi aksikonami.

Badania

W badaniach Physikalisch-Chemisches-Institut w Heidelbergu w Niemczech soczewki aksikonowe znalazły zastosowanie w laserowej diagnostyce właściwości mechanicznych cienkich warstw i ciał stałych metodą spektroskopii fal powierzchniowych . W tych eksperymentach promieniowanie laserowe skupia się na powierzchniach w koncentrycznym pierścieniu. Impuls laserowy generuje koncentryczne powierzchniowe fale akustyczne, których amplituda osiąga maksimum w środku pierścienia. Takie podejście umożliwia badanie właściwości mechanicznych materiałów w ekstremalnych warunkach.

Axicons zostały wykorzystane przez zespół badawczy w Beckman Laser Institute and Medical Clinic do skupienia równoległej wiązki w wiązkę o dużej głębokości ogniskowania i silnie ograniczonym miejscu bocznym, w celu opracowania nowatorskiego systemu optycznej tomografii koherentnej (OCT).

Badacze Inphase Technologies wykorzystują aksikony w holograficznym przechowywaniu danych . Ich celem jest określenie wpływu aksikonów na rozkład Fouriera losowego widma danych binarnych przestrzennego modulatora światła (SLM).

Profesor Wendell T. Hill, III grupa badawcza na Uniwersytecie Maryland, koncentruje się na tworzeniu elementów optyki atomowej , takich jak dzielniki wiązki i przełączniki wiązki, z wydrążonych wiązek laserowych. Wiązki te, wykonane przy użyciu aksikonów, stanowią idealną pułapkę optyczną do kanalizowania zimnych atomów.

Artykuł opublikowany przez zespół badawczy z Uniwersytetu St. Andrews w Wielkiej Brytanii w numerze Nature z 12 września opisuje zastosowanie aksikonu w pęsetach optycznych, które są powszechnie używane do manipulowania mikroskopijnymi cząstkami, takimi jak komórki i koloidy. Pęsety wykorzystują lasery o profilu Bessela wytwarzane przez oświetlanie aksikonu wiązką Gaussa, która może uwięzić kilka cząstek wzdłuż osi wiązki.

Bibliografia