Установка для формирования квазибездифракционного светового пучка

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТАНОВКА ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ КВАЗИБЕЗДИФРАКЦИОННОГО СВЕТОВОГО ПУЧКА(71) Заявители Учреждение образования Гомельский государственный медицинский университет Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Краморева Лариса Ивановна Солдатов Виктор Павлович Бабков Иван Леонидович Белый Владимир Николаевич Хило Николай Анатольевич Казак Николай Станиславович(73) Патентообладатели Учреждение образования Гомельский государственный медицинский университет Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси(57) Установка для формирования квазибездифракционного светового пучка, состоящая из источника когерентного света, коллиматора, аксикона, Фурье-преобразующей линзы, регистрирующего устройства, отличающаяся тем, что для формирования квазибездифракционного светового пучка использован отражающий оптический элемент с сильной сферической аберрацией, расположенный после аксикона.(56) 1. Патент РБ 5229. Установка для формирования квазибездифракционного светового пучка. МПК 7021 / Л.И. Краморева, Н.А. Ребенок, Н.С. Казак, В.Н. Белый, Н.А. Хило,П.И. Ропот, Ю.И. Рожко заявитель Государственное учреждение Республиканский научно-практический центр радиационной медицины и экологии человека. -20080662 заявл. 18.08.2008, зарег. 19.01.2009 // Афцыйны бюл. / Нац. Цэнтр. нтэлектуал. уласнасц. 2009. -2 - С. 206. 63892010.08.30 Полезная модель относится к физике, а именно к оптике и области лазерной физики, и может быть использована для параллельной передачи и обработки информации в оптоэлектронике, для локального воздействия на микро- и макрообъекты в области биотехнологий, для удаленного зондирования объектов в области оптической локации. Известна установка для формирования квазибездифракционного светового пучка, состоящая из источника когерентного света, коллиматора, аксикона, рефрактивного оптического элемента с сильной сферической аберрацией, расположенного после аксикона,Фурье-преобразующей линзы, регистрирующего устройства 1. Когерентный световой пучок пропускают через коллиматор. Затем коллимированный световой пучок направляют на аксикон, который формирует бесселев световой пучок. За аксиконом в зоне формирования бесселева светового пучка помещают рефрактивный оптический элемент с сильной сферической аберрацией, который фокусирует бесселев световой пучок в кольцевое поле, являющееся источником последующей генерации перестраиваемого бесселева светового пучка. Кольцевое поле помещают в передней фокальной плоскости собирающей Фурье-преобразующей линзы. После собирающей линзы формируется квазибездифракционное световое поле, имеющее поперечную структуру в виде бесселевой функции, но отличающееся малым углом конусности и протяженной зоной формирования. Изменение числа колец в поперечном сечении квазибездифракционного пучка реализуют путем перемещения рефрактивного оптического элемента с сильной сферической аберрацией вдоль оптической оси внутри зоны формирования бесселева светового пучка количество колец бесселева светового пучка, попадающих в апертуру оптического элемента, соответствует количеству колец сформированного квазибездифракционного светового пучка. Регистрацию поперечного распределения интенсивностей осуществляют регистрирующим устройством (прототип). Недостатками прототипа являются невозможность формирования квазибездифракционного пучка в отраженном поле и наличие потери энергии, возникающее в результате прохождения светового пучка через рефрактивный оптический элемент с сильной сферической аберрацией. Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в создании установки для формирования квазибездифракционного светового пучка в отраженном поле и в уменьшении потерь энергии. Задача решается за счет того, что установка для формирования квазибездифракционного светового пучка состоит из источника когерентного света, коллиматора, аксикона,Фурье-преобразующей линзы, регистрирующего устройства, причем для формирования квазибездифракционного светового пучка в отраженном поле и уменьшения потерь энергии использован отражающий оптический элемент с сильной сферической аберрацией,расположенный после аксикона. На фиг. 1 показан общий вид устройства. Устройство состоит из источника когерентного света 1, коллиматора 2, аксикона 3,отражающего оптического элемента с сильной сферической аберрацией 4, Фурьепреобразующей линзы 5, регистрирующего устройства 6. В установке источником когерентного света 1 является гелий-неоновый лазер ЛГН 208 А, длина волны которого составляет 0,63 мкм. Когерентный световой пучок пропускают через коллиматор 2. Затем коллимированный световой пучок направляют на аксикон 3 с углом при основании 2 и показателем преломления 1,5, который формирует бесселев световой пучок. За аксиконом в зоне формирования бесселева светового пучка помещают сферически вогнутое зеркало 4 диаметром з 4 см, радиусом кривизны кр 2 см, фокусным расстоянием з 1 см, которое фокусирует бесселев пучок в кольцевое поле, внешний диаметр которого равен к 1 мм, являющееся кольцевым источником света. Угол между падающим и отраженным пучками составляет 10. Кольцевой источник света формирует в дальней зоне псевдобесселев световой пучок с размерами центрального 2 63892010.08.30 и кольцевых максимумов, которые зависят от продольной координаты . Кольцевой источник света помещают в фокусе собирающей линзы 5 диаметром л 6 см и фокусным расстоянием л 60 см. После собирающей линзы формируется новый конический пучок,имеющий поперечную структуру бесселева пучка, но малый угол конусности. Регистрацию поперечного распределения интенсивности осуществляют -камерой 6, расположенной в плоскости, перпендикулярной отраженному пучку. Продольный размер зоны формирования пучка более 20 метров, при этом угол конусности составляетк/2 л 0,05, а радиус центрального максимума равен 1 мм, число колец 18. Указанные характеристики квазибездифракционного светового пучка зависят от диаметра,радиуса кривизны зеркала, параметров линзы и аксикона и в общем случае могут варьироваться в довольно широких диапазонах длина зоны формированияот нескольких десятков миллиметров до десятков метров, а радиус пучкаот нескольких микрон до нескольких миллиметров. Изменение числа колец в поперечном сечении квазибездифракционного пучка реализуют путем перемещения зеркала 4 вдоль оптической оси внутри зоны формирования бесселева светового пучка количество колец бесселева светового пучка, попадающих в апертуру зеркала 4, соответствует количеству колец сформированного квазибездифракционного светового пучка. Регистрацию поперечного распределения интенсивностей осуществляют регистрирующим устройством 6. На фиг. 2 представлен результат преобразования бесселева светового пучка в квазибездифракционный световой пучок с восемнадцатью кольцами и углом конусности 0,05 на расстоянии 50 см от Фурье-преобразующей линзы. На фиг. 3 представлена зависимость интенсивности квазибездифракционного светового пучка от продольной координатывнутри зоны его формирования для двух вариантов оптической схемы с использованием рефрактивного оптического элемента с сильной сферической аберрацией 1 и с использованием отражающего элемента с сильной сферической аберрацией. В первом случае конический пучок формируется в проходящем поле 1 1, а во втором - в отраженном 2. Как видно из графика, интенсивность пучка в отраженном поле 2 в три раза выше, чем в проходящем 1. Предлагаемая установка позволяет сформировать высокоинтенсивный квазибездифракционный световой пучок в отраженном поле с возможностью изменения числа кольцевых максимумов. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4