Схема сборки преобразователя луча Эйри LBTEK	① Крепление для регулировки вращения смещения XY коаксиальной системы 60 мм TXYR1 ×1	② Конвертер пучка Эйри LCAB25-DM-633 ×1
	③ Стопорное кольцо SM1  SMIR ×1	④ Ключ для стопорных колец SM1  OWR-1A ×1

 

 

 

Конвертер воздушного луча LBTEK – пример применения

1. Световая листовая флуоресцентная микроскопия.

Световая листовая флуоресцентная микроскопия (LSFM) может использоваться для наблюдения информации об изображении в поперечном сечении объекта. Луч освещения освещается в параллельном направлении поверхности наблюдения к поверхности наблюдения, а линза объектива фокусируется на освещенной поверхности наблюдения и отображается. Этот метод визуализации имеет преимущества отсутствия влияния фонового света, четкого изображения, отсутствия необходимости в сканирование по точкам и высокая скорость обработки изображений . Недифрагированные лучи, такие как лучи Эйри и лучи Бесселя, могут использоваться в качестве осветительных лучей для флуоресцентных микроскопов со световым листом.Их длинная и узкая структура на пути распространения очень подходит для плоского освещения в параллельных направлениях.В то же время, его само- восстановление характеристик позволяет обеспечить интенсивность луча освещения.Равномерность, отсутствие ослабления интенсивности света из-за барьерного эффекта объектов. Кроме того, на поперечном сечении пучка Бесселя имеется несколько кольцеобразных распределений энергии, которые также могут повлиять на качество изображения, в то время как пучок Эйри не имеет этой проблемы.

Рисунок 1. Луч Эйри, используемый в световой флуоресцентной микроскопии.

2. Обработка материалов

Применение сверхбыстрых лазеров в области обработки материалов становится все более зрелым, а характеристики бокового самоускорения луча Эйри также позволяют играть уникальные преимущества при резке материалов: за счет бокового смещения луча Эйри , луч можно рассматривать как распространяющийся по криволинейной траектории. Когда лазерный луч Эйри используется для резки материалов, его режущая поверхность выглядит как слегка изогнутая, а не прямая режущая поверхность, так что режущую поверхность можно полировать по ходу процесса резки.

Рисунок 2. Балка Эйри, используемая для резки материала.

Цитирование рисунка: Гецявичюс М., Бересна М., Древинскас Р., Казанский П. Г. Лучи Эйри, генерируемые сверхбыстрыми пространственно-вариантными наноструктурами, напечатанными сверхбыстрым лазером в стекле, Опциональное письмо, 2014, декабрь 15;39(24):6791-4.doi: 10.1364 / ОЛ.39.006791.PMID: 25502998.

Конвертер воздушного луча LBTEK – Техническое описание

I. Обзор

Конвертер воздушного луча, поставляемый LBTEK, представляет собой двумерный преобразователь воздушного луча первого порядка (AB), основанный на жидкокристаллических полимерах (LCP) и окнах N-BK7. Это сэндвич-структура из «переднего и заднего стекла». Подложка + средний слой функциональной пленки LCP", без оболочки, с обрезкой 1,5 мм с одной стороны. В слое LCP молекулы жидкокристаллического полимера образуют кубическое распределение фазы с одинаковым запаздыванием λ/2 во всей плоскости устройства, что делает его одноволновым устройством.

Преобразователь пучка Эйри представляет собой компонент, зависящий от поляризации, который можно использовать для преобразования гауссова пучка в пучок Эйри с характеристиками бокового самоускорения, характеристиками самовосстановления и недифракционными характеристиками.Он используется в области движения частиц. , обработка материалов, микроскопическая визуализация и обнаружение света.

2. Структура внешнего вида

Конвертер луча LBTEK Airy состоит из двух слоев стеклянных подложек N-BK7 спереди и сзади и слоя функциональной пленки LCP посередине. Его внешний вид показан на рисунке ниже:

Рис. 1. Структура преобразователя пучка Эйри LBTEK

• Внешний вид устройства Ø25,4×3,2 мм;
• Устройство имеет срезанную кромку шириной 1,5 мм на одной стороне, которая параллельна длине стороны квадратной области прозрачного отверстия.

3. Оптические свойства

1. Поляризационная зависимость:

Конверторы пучка LBTEK Airy обладают следующими оптическими свойствами, зависящими от поляризации.

• Когда падающий свет представляет собой свет с круговой поляризацией, а луч света обычно падает из центра устройства, будет получен одиночный луч Эйри с «ласточкиным хвостом» и противоположной круговой поляризацией. Свет с круговой поляризацией различен, исходящий свет с круговой поляризацией будет. Состояние вращения поляризованного света влево-вправо и ориентация луча Эйри в виде «ласточкиного хвоста» также изменятся соответствующим образом;

Рисунок 2. Конвертер пучка Эйри при падении света с круговой поляризацией.

• Когда падающий свет представляет собой линейно поляризованный свет, при условии, что световой луч обычно падает из центра устройства, будут получены два луча Эйри с «ласточкиным хвостом», которые находятся в состоянии левой круговой поляризации и Состояние правой круговой поляризации Два луча Эйри «ласточкины хвосты» ориентированы в противоположных направлениях, при этом основные лепестки почти перекрываются.

Рисунок 3.  Конвертер пучка Эйри при падении линейно поляризованного света.

2. Пучок Эйри – отсутствие дифракционных характеристик:

Бездифракционный пучок был впервые предложен учеными в 1987 году. Он представляет собой набор специальных решений скалярного волнового уравнения в свободном пространстве, а распределение его поля имеет вид функций Бесселя первого рода нулевого или высшего порядка. Физический смысл недифрагировавшего луча состоит в том, что диаметр центрального пятна луча очень мал и остается неизменным после распространения на большие расстояния. Луч Эйри подобен лучу Бесселя , лучу Матье, лучу Вебера и т. д. Это один из распространенных недифракционных лучей, который используется при лазерной обработке, прецизионной лазерной коллимации, прецизионном оптическом контроле, оптике. Он имеет широкий спектр применений в во многих областях, таких как коммуникации.

   

а) Распределение интенсивности луча Бесселя вблизи фокуса (плоскость xz) б) Распределение интенсивности луча Эйри, постепенно затухающего от формирующей поверхности ( плоскость xz )

Рисунок 4. Общий недифракционный луч.

3. Воздушная балка — самовосстанавливающиеся характеристики:

Когда луч Эйри встречает препятствие на пути распространения и вызывает изменение распределения светового поля, ему достаточно продолжить распространение на определенное расстояние, прежде чем распределение светового поля сможет быть восстановлено в исходное состояние. С теоретической точки зрения, когда расстояние распространения относительно невелико, вектор Пойнтинга бокового лепестка указывает в направлении, противоположном вектору Пойнтинга главного лепестка. По мере увеличения расстояния распространения направление вектора Пойнтинга все большего и большего количества боковых лепестков меняется на направление наведения исходного главного лепестка, а это означает, что если главный лепесток двумерного луча Эйри блокируется во время распространения, или поврежден, то по мере увеличения расстояния распространения все больше и больше боковых лепестков будут передавать энергию к основному лепестку, тем самым постепенно завершая процесс самовосстановления главного лепестка ¹ .

Рисунок 5. Характеристики самовосстановления пучка Эйри (плоскость xy).

На (а) расстояние распространения луча Эйри равно z=0, и главный лепесток луча в это время блокируется; на (б), когда луч продолжает распространяться до z=11 см, главный лепесток луча видно, что он восстанавливается; (в) при распространении луча до z =30 см распределение светового поля видно, что энергия луча затухает по мере увеличения расстояния распространения, но основной лепесток все еще виден; ( г) ) (e) (f) — сравнение результатов моделирования в одной и той же ситуации окклюзии на различных соответствующих расстояниях

Цитирование рисунка: Броки Дж., Сивилоглу Г.А., Догариу А., Христодулидес Д.Н.. Свойства самовосстановления оптических пучков Эйри. Opt Express. 2008 Aug 18;16(17):12880-91.doi: 10.1364/oe.16.012880. PMID: 18711527.

4. Балка Эйри — характеристики поперечного самоускорения:

Пучкам Эйри также свойственна характерная особенность поперечного самоускорения, позволяющая лучу распространяться по криволинейной траектории в свободном пространстве.

• Когда определены размер и длина волны падающего луча, из распределения интенсивности света в плоскости xz очевидно , что расстояние бокового смещения луча Эйри увеличивается с увеличением расстояния распространения луча. известно, что наклон траектории распространения луча Эйри, то есть скорость бокового смещения, также увеличивается с увеличением дальности распространения луча ;

Рисунок 6. Измеренное распределение интенсивности xz пучка Эйри.

• Когда диапазон эффективной площади кубической фазовой модуляции различен, расстояние между формирующими поверхностями преобразователя луча Эйри будет другим:

   

 

(а) (б) (в) (г)

Когда эффективная площадь кубической фазовой модуляции соответствует стандартной фазовой конструкции преобразователя луча Эйри (а), выходящий свет формируется в характерный луч Эйри на расстоянии передачи 0,8 м (б);

Когда эффективная площадь кубической фазовой модуляции составляет половину стандартной фазовой конструкции преобразователя луча Эйри (с, но световая апертура та же), выходящий свет не имеет явных характеристик луча Эйри на расстоянии передачи 0,8 м (d) и его форма. Расстояние передачи поверхности составляет около 10 метров.

Рисунок 7. Распределение энергии излучаемого света преобразователя луча Эйри на расстоянии распространения 0,8 м под действием различных областей кубической фазовой модуляции ( плоскость xy )

После тестирования не было очевидной разницы в выходном эффекте между двумерным преобразователем луча Эйри первого порядка на основе LCP LBTEK и традиционным преобразователем луча Эйри на основе SLM:

Рис. 8. Сравнение выходных эффектов преобразователей пучка Эйри на основе пространственных модуляторов света (ПМС) и жидкокристаллических полимеров (ЖКП).

4. Описание параметров

1. Смещение центра

При использовании преобразователя луча LBTEK Airy луч должен падать из центра части фазовой структуры устройства, поэтому чрезмерное смещение центра будет вредным для выравнивания падающего света, особенно при использовании в коаксиальной системе. . Мы ограничиваем смещение центра преобразователя луча Эйри до 0,5 мм. Более точную регулировку выравнивания по центру можно выполнить с помощью нашего крепления смещения xy TXY1 .

Что касается выравнивания по центру: когда падающий свет не совмещен с центром преобразователя пучка Эйри, будет очевидная асимметрия в распределении интенсивности «ласточкиного хвоста» (плоскость xy) излучаемого света. Наблюдая за распределением интенсивности излучаемого света и регулируя распределение интенсивности излучаемого света до симметричного состояния, можно получить хороший эффект выравнивания по центру.

2. Угол падения

Допустимый диапазон углов падения преобразователя луча Эйри LBTEK составляет ±15°. Этот диапазон углов падения может гарантировать, что преобразователь луча Эйри по-прежнему имеет лучшую дифракционную эффективность. Однако следует отметить, что при ненормальных условиях падения выходной свет Эйри Боковое смещение в определенной степени изменится, убедитесь, что оно не повлияет на фактический эффект применения.

3. Отклонение проходящего света

Параметры отклонения проходящего света преобразователя луча LBTEK Airy измеряются от эквивалентного листа-подложки (без фазовой структуры) и используются для характеристики параллельности передней и задней поверхностей устройства.

4. Порог повреждения

Судя по характеристикам сильного поглощения коротких волн материалов LCP, чем больше рабочая длина волны преобразователя луча Эйри, тем выше будет его порог повреждения. Эталонное значение порога повреждения преобразователя луча Эйри LBTEK составляет:

• 2 Дж/см^2 при 532 нм, 10 нс, 10 Гц;
• 10 Дж/см^2 при 1064 нм, 10 нс, 10 Гц.

Ссылки: [1] У Юньлун, Сунь Сяоцюань, Не Цзиньсун, Характеристики поперечного самоускорения недифракционного луча Эйри [J], Журнал Национального университета оборонных технологий, 2018, 40(4):6.

 

 

Конвертер воздушного луча LBTEK — возможности индивидуальной настройки

В дополнение к существующей стандартной продукции преобразователи луча LBTEK Airy также обеспечивают гибкую настройку различных характеристик параметров:

Таблица пользовательских преобразователя луча Эйри
проект		объем
Появление	Механический корпус	да нет; Тубус объектива SM05/SM1/SM2/другие корпуса по индивидуальному заказу
	стеклянная подложка	Н-БК7/УВФС/другие материалы
Размеры	Геометрия подложки	Поддерживает различные формы резки (например, круги, многоугольники).
	Размер подложки	5-160 мм (указанная длина стороны или диаметр)
	прозрачная апертура	Длина стороны <20 мм
Оптические параметры	Тип воздушной балки	Один или несколько заказов, одно или несколько измерений
	Рабочая длина волны λ	400–1700 нм (одна длина волны)
	AR-покрытие	Ravg<0,5% при 400–700 нм; Ravg<0,5% при 700–1100 нм; Ravg<0,5% при 1100–1700 нм; Пользовательское антиотражающее покрытие

Если нужные вам параметры не включены в приведенную выше таблицу, обратитесь за подробностями в техническую поддержку LBTEK!