Аксикон
Аксикон — это особый тип линзы , имеющий коническую поверхность. Аксикон преобразует лазерный луч в кольцеобразное распределение. [1] Они могут быть выпуклыми или вогнутыми и изготавливаться из любого оптического материала. Комбинация с другими аксиконами или линзами позволяет генерировать самые разнообразные диаграммы направленности. Его можно использовать для превращения гауссова луча в недифракционный бесселевой луч. [2] Аксиконы были впервые предложены в 1954 году Джоном Маклеодом. [3]
Аксиконы используются в атомных ловушках и для генерации плазмы в кильватерных ускорителях . [4] Их используют в глазной хирургии в тех случаях, когда полезно пятно в форме кольца.
Аксикон обычно характеризуется отношением диаметра кольца к расстоянию от кончика линзы до плоскости изображения d/l.
Особенности и форма луча Бесселя
[ редактировать ]Одиночные аксиконы обычно используются для создания кольцевого распределения света, которое является постоянным в поперечном направлении вдоль оптической оси в определенном диапазоне. Эта особенность возникает в результате генерации (недифрагирующих) бесселевых пучков, свойства которых в основном определяются углом аксикона α.
Есть две области, представляющие интерес для различных приложений: большая дальность действия с почти постоянным распределением интенсивности (а) и кольцеобразное распределение интенсивности дальнего поля (б). Расстояние (а) зависит от угла α аксикона и диаметра (ØEP) падающего луча. Диаметр кольцевого распределения интенсивности дальнего поля (б) пропорционален длине l. Ширина кольца составляет примерно половину диаметра падающего луча. [5]
Приложения
[ редактировать ]Одно из применений аксиконов - телескопы, где обычный сферический объектив заменяется аксиконом. [3] Такой телескоп может одновременно фокусироваться на целях на расстояниях от менее метра до бесконечности , не производя при этом никаких регулировок. Его можно использовать для одновременного наблюдения за двумя и более небольшими источниками, расположенными вдоль луча зрения.
Аксиконы могут быть использованы в лазерной хирургии глаза . Их способность фокусировать лазерный луч в кольцо полезна в хирургии для сглаживания и абляции ткани роговицы . Используя комбинацию положительных и отрицательных аксиконов, можно регулировать диаметр светового кольца для достижения наилучших характеристик. [6]
Аксиконы также используются в оптическом захвате . [6] Кольцо света создает силы притяжения и отталкивания, которые могут захватывать и удерживать микрочастицы и клетки в центре кольца.
Другой
[ редактировать ]- Солнечные концентраторы [1]
- Лазерные резонаторы
- Поломка световых нитей
- Индекс градиента, решёточные аксиконы
- Освещение
Рефлаксиконы
[ редактировать ]Отражающий аксикон или «рефлаксикон» был описан в 1973 году У. Р. Эдмондсом. [7] Рефлаксикон использует пару коаксиальных конических отражающих поверхностей, чтобы дублировать функциональность пропускающего аксикона. Использование отражения, а не передачи, улучшает порог повреждения , хроматическую аберрацию и дисперсию групповой скорости по сравнению с обычными аксиконами.
Исследовать
[ редактировать ]В исследованиях Физико-химического института в Гейдельберге, Германия, аксиконовые линзы использовались в лазерной диагностике механических свойств тонких пленок и твердых тел с помощью спектроскопии поверхностных волн . [3] В этих экспериментах лазерное излучение фокусируется на поверхностях в виде концентрического кольца. Лазерный импульс генерирует концентрические поверхностные акустические волны, амплитуда которых достигает максимума в центре кольца. Такой подход позволяет изучать механические свойства материалов в экстремальных условиях.
использовала аксиконы Исследовательская группа Лазерного института и Медицинской клиники Бекмана для фокусировки параллельного луча в луч с большой глубиной фокусировки и сильно ограниченным боковым пятном для разработки новой системы оптической когерентной томографии (ОКТ). [3]
Исследователи Inphase Technologies используют аксиконы для хранения голографических данных . Их цель — определить влияние аксиконов на распределение Фурье спектра случайных двоичных данных пространственного модулятора света (SLM).
Венделла Т. Хилла III Исследовательская группа в Университете Мэриленда занимается созданием элементов атомной оптики , таких как светоделители и лучевые переключатели, из полых лазерных лучей. [3] Эти пучки, созданные с использованием аксиконов, представляют собой идеальную оптическую ловушку для направления холодных атомов.
В статье, опубликованной исследовательской группой из Университета Сент-Эндрюс в Великобритании в выпуске журнала Nature от 12 сентября , описывается использование аксикона в оптических пинцетах, которые обычно используются для манипулирования микроскопическими частицами, такими как клетки и коллоиды. [8] В пинцетах используются лазеры с бесселевым профилем луча, создаваемые путем освещения аксикона гауссовым лучом, который может захватывать несколько частиц вдоль оси луча.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Маллик, Протеп (2005). «Аксикон» (PDF) . Колледж оптических наук Университета Аризоны . Проверено 12 декабря 2014 г. [ ненадежный источник? ]
- ^ Гарсес-Чавес, В.; МакГлойн, Д.; Мелвилл, Х.; Сиббетт, В.; Дхолакия, К. (12 сентября 2002 г.). «Одновременная микроманипуляция в нескольких плоскостях с использованием самовосстанавливающегося светового луча» (PDF) . Природа . 419 (6903): 145–7. Бибкод : 2002Natur.419..145G . дои : 10.1038/nature01007 . ПМИД 12226659 . S2CID 4426776 . Архивировано из оригинала (PDF) 19 сентября 2006 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и Маклеод, Джон Х. (1954). «Аксикон: новый тип оптического элемента». J. Опт. Соц. Являюсь . 44 (8): 592. Бибкод : 1954JOSA...44..592M . дои : 10.1364/JOSA.44.000592 .
- ^ Грин, СЗ; Адли, Э.; Кларк, CI; Корде, С.; Эдстром, ЮАР; Фишер, А.С.; Фредерико Дж.; Фриш, Дж. К.; Гесснер, С.; Гилевич, С.; Геринг, П. (22 июля 2014 г.). «Лазерно-ионизированная предварительно сформированная плазма в FACET» . Физика плазмы и управляемый термоядерный синтез . 56 (8): 084011. Бибкод : 2014PPCF...56х4011G . дои : 10.1088/0741-3335/56/8/084011 . ISSN 0741-3335 .
- ^ «Различные приложения формирования луча с использованием аксиконов | асфериконов» . асферикон . 26 апреля 2017 г. Проверено 24 ноября 2020 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Углубленный взгляд на аксиконы» . Эдмунд Оптикс Инк.
- ^ Эдмондс, WR (1973). «Рефлаксикон, новый отражающий оптический элемент и некоторые приложения». Прикладная оптика . 12 (8): 1940–5. Бибкод : 1973ApOpt..12.1940E . дои : 10.1364/AO.12.001940 . ПМИД 20125635 .
- ^ «Аксикон» (PDF) . dmphotonics.com . Проверено 18 января 2015 г. [ ненадежный источник? ]