錐透鏡和它產生的各種環(huán)形光束應用

錐透鏡與貝塞爾光束

與非球面透鏡相比，錐透鏡的形狀類似于圓錐體。由于錐透鏡的錐形形狀，可以產生所謂的貝塞爾光束，即環(huán)形光束輪廓。環(huán)形光束的直徑取決于軸心角，并隨著軸心角和像平面之間距離的增加而減小。環(huán)形光束的寬度保持不變。

（1）錐透鏡產生貝塞爾光束

（2）環(huán)形寬度和錐角的對應關系

利用錐透鏡產生（非衍射）貝塞爾光束，這主要由軸錐的錐角 (α) 決定。因此，在許多應用中，有兩個區(qū)域值得關注：

第1，強度分布幾乎恒定的長區(qū)域（a）和其次是強度分布呈環(huán)形的區(qū)域（d）。

長度（a）取決于入射光束的軸心角（α）和直徑（?EP），而貝塞爾光束的寬度僅受軸心角的影響（圖 2）。圖 1 顯示了環(huán)形光分布的直徑（d），它取決于距離（l），并隨著距離（l）的增加而增大。因此，光環(huán)寬度約為入射光束直徑的一半。

錐透鏡的各種環(huán)形光束應用

錐透鏡主要用于光束整形和各種激光應用領域。其特殊用途還包括產生非衍射貝塞爾樣光束。這里需要注意的是一個強度分布幾乎恒定的區(qū)域，其長度由錐透鏡的角度和直徑決定。貝塞爾光束是非衍射光束，非常適合應用于醫(yī)學、研究、測量技術和調整。具體而言，它們可用于光學鑷子和薄片熒光顯微鏡。結合其他錐透鏡或透鏡，可產生各種光束輪廓，如準直環(huán)形光束和可變焦點環(huán)形光束。與激光擴束器、透鏡或第二個錐透鏡相結合的光學效果如下所示。

1，將兩個角度相同的錐透鏡組合在一起，就能產生準直的環(huán)形光束。光束直徑隨兩個元件之間的距離變化。

2，該裝置用于生成可變的環(huán)形焦點。通過移動第二個軸心，可以調整環(huán)形焦點的直徑。

3，環(huán)形對焦的產生 - 通過鏡頭焦距改變距離，通過軸心角改變直徑。

4，通過與激光擴束器相結合，優(yōu)化了錐透鏡的光線。這樣就可以改變生成的貝塞爾光束的長度。

5，通過改變軸心之間的距離來改變球體的焦距。這種設置可以減小非球面的焦距，從而實現低于衍射極限的聚焦。

6，改善非球面的焦距窄度--可實現低于衍射極限的聚焦。

錐透鏡-Asphericon

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B: RMAX<1.0%, RAVG≤0.4%, 600-1050 nm, AOI=0°

C: RMAX<1.0%, RAVG≤0.4%, 1000-1600 nm, AOI=0°

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