Axicon(conical lens)-Axicon(锥形透镜)
Axicon(锥形透镜)是一种特殊的光学元件,其独特的圆锥形设计能够将平行光束转换为环状光束,产生非衍射的Bessel光束,具有长传输距离和小发散角的特点。它广泛应用于激光加工、原子导引、光学捕获和显微成像等领域,为这些应用提供了精确的光束整形和控制能力。
主要优点:光束整形能力、产生非衍射的Bessel光束、角聚焦效果、高光学性能、精确控制、定制性强、应用领域广泛。
主要应用领域:激光加工、光束整形、医学和生物成像、原子导引和光学捕获、科研和实验。
外形与结构:Axicon的外形呈现出圆锥或圆台形状,具有一个或多个圆锥形表面。常见的Axicon类型包括平凸圆锥透镜、平凹圆锥透镜和双凸圆锥透镜。这些透镜由透明材料制成,如玻璃或熔融石英,具有极高的光学性能。
工作原理:Axicon的主要功能是将平行的激光束转换成环状的激光束。这种转换过程是通过其独特的圆锥形表面实现的,光线在通过时会被折射并聚焦于中心线附近,形成一条纤细的贝塞尔光束。与传统的球面透镜不同,Axicon不会产生明显的聚焦点,而是将光束分散在一个较宽的区域内,形成一个环形的光斑。这种特性使得Axicon在需要非聚焦或大面积照射的应用中特别有用。
主要参数:直径:Axicon的直径范围广泛,可以从几毫米到数百毫米不等。直径的选择通常取决于具体的应用需求。顶角:顶角是Axicon的一个重要参数,它决定了光束的聚焦程度和环形光斑的大小。顶角越大,光束的聚焦程度越高,环形光斑的尺寸越小。材质:Axicon通常采用高质量的光学玻璃或熔融石英制成,以确保其光学性能和稳定性。镀膜:根据应用需求,Axicon可以进行特定的镀膜处理,以提高其光学性能或保护表面免受损伤。
优势与特点:Axicon能够产生非衍射的Bessel光束,这种光束具有较长的传输距离和较小的发散角,增强了光导性能。与球面镜联合使用,Axicon能够产生角聚焦效果,使得光束在聚焦区域内形成均匀的能量分布。Axicon具有较高的光学性能和稳定性,能够在恶劣的环境下保持稳定的工作性能。
主要优点
光束整形能力:Axicon能够将平行光束转换成环状光束,这种独特的光束整形能力使得它在各种应用中具有显著优势。例如,在激光加工中,Axicon能够将激光束聚焦成激光环,适用于需要环形切割或打孔的场合。
产生非衍射的Bessel光束:Axicon能够产生非衍射的Bessel光束,这种光束具有较长的传输距离和较小的发散角。这使得光能在较长的距离内保持稳定的强度和形状,从而增强了光导性能。
角聚焦效果:当Axicon与球面镜联合使用时,能够产生角聚焦效果。这种效果使得光束在聚焦区域内形成均匀的能量分布,适用于需要精确控制光束能量分布的场合。
高光学性能:Axicon通常采用高质量的光学玻璃或熔融石英制成,具有较高的光学性能和稳定性。其表面质量通常达到10/5 S/D至40/20 S/D(未镀膜),确保了光束传输的准确性和清晰度。
精确控制:Axicon的顶角是一个关键参数,决定了光束的聚焦程度和环形光斑的大小。通过精确控制顶角,可以实现对光束形状和尺寸的精确控制,满足不同应用的需求。
定制性强:Axicon可根据具体应用需求进行定制设计。例如,可以调整顶角、材质、镀膜等参数,以适应不同的工作环境和光束要求。
应用领域广泛:Axicon在激光加工、原子导引、光学捕获、显微成像等多个领域都有广泛的应用。其独特的光束整形能力和高光学性能使得它成为这些领域中不可或缺的光学元件。
应用领域
激光加工:Axicon透镜能够将激光束聚焦成激光环,这种特性使得它在激光玻璃切割、激光蓝宝石切割等加工应用中表现出色。通过调整Axicon透镜的参数,可以精确地控制激光环的大小和形状,从而实现对材料的高效、精确加工。与传统的球面透镜相比,Axicon透镜产生的贝塞尔光束具有更长的传输距离和更小的发散角,这有助于保持激光束的稳定性和一致性,提高加工质量。
光束整形:Axicon透镜能够改变光束的形状和能量分布,生成各种特殊的光束轮廓,如准直环形光束、贝塞尔光束或可变环形焦点。这种光束整形能力使得Axicon透镜在需要特殊光束形状的应用中发挥重要作用。例如,在激光打标和光刻应用中,通过调整Axicon透镜的参数,可以获得所需的光束形状和尺寸,以满足特定的加工需求。
医学和生物成像:Axicon透镜在医学和生物成像领域中也具有广泛的应用。它可以用于产生非衍射的Bessel光束,这种光束在原子导引和光学捕获等领域中表现出色。在光学相干层析成像(OCT)等生物医学成像应用中,Axicon透镜可以用于构建小型化的成像系统,提高成像的分辨率和清晰度。
原子导引和光学捕获:Axicon透镜产生的贝塞尔光束具有独特的性质,如自修复能力和无衍射传播特性,这使得它在原子导引和光学捕获等领域中具有独特的优势。通过调整Axicon透镜的参数,可以精确地控制光束的聚焦程度和环形光斑的大小,从而实现对原子的精确操控和捕获。
科研和实验:Axicon透镜在科研和实验领域中也具有广泛的应用。它可以用于研究光束的传播特性、光束整形技术和光学操控技术等。通过与其他光学元件(如球面镜、非球面镜等)的组合使用,Axicon透镜可以构建出各种复杂的光学系统,以满足科研和实验的需求。
基本参数:
参数 | 规格 |
透镜形式 | Axicon 透镜 |
材料 | UV 熔融石英 |
直径(mm) | +0.0/-0.1mm |
厚度公差 | ±0.1nm |
角度公差 | 0.1° |
表面质量(S/D) | 40/20 |
表面平整度(S2) | λ/4-λ @ 633nm |
表面1偏差(RMS, S1) | <0.15μm |
表面粗糙度(RMS, S1) | <6 埃 |