锥透镜和它产生的各种环形光束应用

锥透镜和它产生的各种环形光束应用

锥透镜与贝塞尔光束

与非球面透镜相比，锥透镜的形状类似于圆锥体。由于锥透镜的锥形形状，可以产生所谓的贝塞尔光束，即环形光束轮廓。环形光束的直径取决于轴心角，并随着轴心角和像平面之间距离的增加而减小。环形光束的宽度保持不变。

（1）锥透镜产生贝塞尔光束

（2）环形宽度和锥角的对应关系

利用锥透镜产生（非衍射）贝塞尔光束，这主要由轴锥的锥角 (α) 决定。因此，在许多应用中，有两个区域值得关注：第一，强度分布几乎恒定的长区域（a）和其次是强度分布呈环形的区域（d）。长度（a）取决于入射光束的轴心角（α）和直径（ØEP），而贝塞尔光束的宽度仅受轴心角的影响（图 2）。图 1 显示了环形光分布的直径（d），它取决于距离（l），并随着距离（l）的增加而增大。因此，光环宽度约为入射光束直径的一半。

锥透镜的各种环形光束应用

锥透镜主要用于光束整形和各种激光应用领域。其特殊用途还包括产生非衍射贝塞尔样光束。这里需要注意的是一个强度分布几乎恒定的区域，其长度由锥透镜的角度和直径决定。贝塞尔光束是非衍射光束，非常适合应用于医学、研究、测量技术和调整。具体而言，它们可用于光学镊子和薄片荧光显微镜。结合其他锥透镜或透镜，可产生各种光束轮廓，如准直环形光束和可变焦点环形光束。与激光扩束器、透镜或第二个锥透镜相结合的光学效果如下所示。

1. 将两个角度相同的锥透镜组合在一起，就能产生准直的环形光束。光束直径随两个元件之间的距离变化。
2. 该装置用于生成可变的环形焦点。通过移动第二个轴心，可以调整环形焦点的直径。
3. 环形对焦的产生 - 通过镜头焦距改变距离，通过轴心角改变直径。
4. 通过与激光扩束器相结合，优化了锥透镜的光线。这样就可以改变生成的贝塞尔光束的长度。
5. 通过改变轴心之间的距离来改变球体的焦距。这种设置可以减小非球面的焦距，从而实现低于衍射极限的聚焦。
6. 改善非球面的焦距窄度--可实现低于衍射极限的聚焦。