Un axicón es un tipo especializado de lente que tiene una superficie cónica . Un axicón transforma un rayo láser en una distribución en forma de anillo. [1] Pueden ser convexos o cóncavos y estar hechos de cualquier material óptico. La combinación con otros axicones o lentes permite generar una amplia variedad de patrones de haz. Se puede utilizar para convertir un rayo gaussiano en un rayo de tipo Bessel no difractivo . [2] Los tóxicos fueron propuestos por primera vez en 1954 por John McLeod. [3]
Los tóxicos se utilizan en trampas atómicas y para generar plasma en aceleradores de wakefield . [4] Se utilizan en cirugía ocular en los casos en que es útil una mancha en forma de anillo.
El Axicon generalmente se caracteriza por la relación entre el diámetro del anillo y la distancia desde la punta de la lente al plano de la imagen d / l.
Características especiales y conformación del haz de Bessel
Los axicones individuales se utilizan generalmente para generar una distribución de luz anular que es lateralmente constante a lo largo del eje óptico en un cierto rango. Esta característica especial es el resultado de la generación de haces tipo Bessel (no difractantes) con propiedades determinadas principalmente por el ángulo α de Axicon.
Hay dos áreas de interés para una variedad de aplicaciones: un rango largo con una distribución de intensidad casi constante (a) y una distribución de intensidad de campo distante en forma de anillo (b). La distancia (a) depende del ángulo α del Axicon y del diámetro (ØEP) del haz incidente. El diámetro de la distribución de intensidad de campo distante anular (b) es proporcional a la longitud l. El ancho del anillo es aproximadamente la mitad del diámetro del haz incidente. [5]
Aplicaciones
Una aplicación de los axicones es en los telescopios, donde el objetivo esférico habitual se reemplaza por un axicón. [3] Tal telescopio puede enfocarse simultáneamente para objetivos a distancias desde menos de un metro hasta el infinito , sin hacer ningún ajuste. Se puede utilizar para ver simultáneamente dos o más fuentes pequeñas colocadas a lo largo de la línea de visión.
Los tóxicos se pueden utilizar en cirugía ocular con láser . Su capacidad para enfocar un rayo láser en un anillo es útil en cirugía para alisar y extirpar el tejido corneal . Usando una combinación de axicones positivos y negativos, el diámetro del anillo de luz se puede ajustar para obtener el mejor rendimiento. [6]
Los tóxicos también se utilizan en trampas ópticas . [6] El anillo de luz crea fuerzas atractivas y repulsivas que pueden atrapar y retener micropartículas y células en el centro del anillo.
Otro
- Concentradores solares [1]
- Resonadores láser
- Rotura de filamentos ligeros
- Índice de gradiente, axicones de rejilla
- Iluminación
Reflaxicones
El axicón reflectante o "reflaxicón" fue descrito en 1973 por WR Edmonds. [7] El reflaxicon utiliza un par de superficies reflectantes cónicas coaxiales para duplicar la funcionalidad del axicón transmisivo. El uso de la reflexión en lugar de la transmisión mejora el umbral de daño , la aberración cromática y la dispersión de la velocidad del grupo en comparación con los axicones convencionales.
Investigar
En una investigación en Physikalisch-Chemisches-Institut, Heidelberg, Alemania, las lentes axicon se han utilizado en el diagnóstico láser de las propiedades mecánicas de películas delgadas y sólidos mediante espectroscopía de ondas de superficie . [3] En estos experimentos, la radiación láser se enfoca en las superficies en un anillo concéntrico. El pulso láser genera ondas acústicas de superficie concéntricas, con una amplitud que alcanza un máximo en el centro del anillo. Este enfoque permite estudiar las propiedades mecánicas de los materiales en condiciones extremas.
El equipo de investigación del Beckman Laser Institute and Medical Clinic ha utilizado axicones para enfocar un rayo paralelo en un rayo con una profundidad de foco larga y un punto lateral muy confinado, para desarrollar un novedoso sistema de tomografía de coherencia óptica (OCT). [3]
Los investigadores de Inphase Technologies utilizan axicones en el almacenamiento de datos holográficos . Su objetivo es determinar los efectos de los axicones en la distribución de Fourier del espectro de datos binarios aleatorios de un modulador espacial de luz (SLM).
El profesor Wendell T. Hill, el grupo de investigación de III en la Universidad de Maryland se centra en la creación de elementos de óptica atómica , como divisores de haz e interruptores de haz, a partir de rayos láser huecos. [3] Estos rayos, fabricados con axicones, proporcionan una trampa óptica ideal para canalizar átomos fríos.
Un artículo publicado por el equipo de investigación de la Universidad de St. Andrews en el Reino Unido en la edición del 12 de septiembre de Nature describe el uso de axicón en pinzas ópticas, que se usan comúnmente para manipular partículas microscópicas como células y coloides. [8] Las pinzas utilizan láseres con un perfil de haz de Bessel producido al iluminar un axicón con un haz de Gauss, que puede atrapar varias partículas a lo largo del eje del haz.
Referencias
- ↑ a b Mallik, Proteep (2005). "El Axicon" (pdf) . Facultad de Ciencias Ópticas de la Universidad de Arizona . Consultado el 12 de diciembre de 2014 .[ fuente no confiable? ]
- ^ Garcés-Chávez, V .; McGloin, D .; Melville, H .; Sibbett, W .; Dholakia, K. (12 de septiembre de 2002). "Micromanipulación simultánea en múltiples planos utilizando un haz de luz auto-reconstruible" (PDF) . Naturaleza . 419 (6903): 145–7. Código Bib : 2002Natur.419..145G . doi : 10.1038 / nature01007 . PMID 12226659 . Archivado desde el original (PDF) el 19 de septiembre de 2006.
- ^ a b c d e McLeod, John H. (1954). "El axicón: un nuevo tipo de elemento óptico". J. Opt. Soc. Am . 44 (8): 592. doi : 10.1364 / JOSA.44.000592 .
- ^ Verde, SZ; Adli, E .; Clarke, CI; Corde, S .; Edstrom, SA; Fisher, AS; Frederico, J .; Frisch, JC; Gessner, S .; Gilevich, S .; Hering, P. (22 de julio de 2014). "Plasma preformado ionizado por láser en FACET" . Física del plasma y fusión controlada . 56 (8): 084011. doi : 10.1088 / 0741-3335 / 56/8/084011 . ISSN 0741-3335 .
- ^ "Varias aplicaciones de modelado de haces que utilizan axicons | asphericon" . asphericon . 2017-04-26 . Consultado el 24 de noviembre de 2020 .
- ^ a b "Una mirada en profundidad a los tóxicos" . Edmund Optics Inc.
- ^ Edmonds, WR (1973). "El Reflaxicon, un nuevo elemento óptico reflectante y algunas aplicaciones". Óptica aplicada . 12 (8): 1940–5. doi : 10.1364 / AO.12.001940 . PMID 20125635 .
- ^ "Axicon" (PDF) . dmphotonics.com . Consultado el 18 de enero de 2015 .[ fuente no confiable? ]