Установка для формирования перестраиваемого светового поля

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТАНОВКА ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ПЕРЕСТРАИВАЕМОГО СВЕТОВОГО ПОЛЯ(71) Заявитель Учреждение образования Гомельский государственный медицинский университет(72) Авторы Краморева Лариса Ивановна Савицкий Александр Иванович(73) Патентообладатель Учреждение образования Гомельский государственный медицинский университет(57) Установка для формирования перестраиваемого светового поля, состоящая из источника когерентного света, коллиматора, аксикона, оптического элемента с сильной сферической аберрацией и регистрирующего устройства, отличающаяся тем, что для формирования перестраиваемого светового поля использован дополнительный рефрактивный оптический элемент со сферической аберрацией, расположенный после оптического элемента с сильной сферической аберрацией.(56) 1. Установка для формирования перестраиваемого псевдо-бесселева светового пучка Пат.4704 Респ. Беларусь, МПК 702 1/01/ Л.И. Краморева, И.Л. Бабков, А.В. Солуков заявитель Л.И. Краморева, И.Л. Бабков, А.В. Солуков.-20080047 заявл. 25.01.2008 опубл. 30.10.2008 // Афцыйны бюл. / Нац. цэнтр. нтэлектуал. уласнасц. - 2008. -5. Фиг. 1 Полезная модель относится к физике, а именно к оптике, и может быть использована для формирования световых полей кольцевого и бесселева типа с целью их использования для локального воздействия на микро- и макрообъекты в области биотехнологий, на внутреннюю структуру глаза в рефракционной хирургии. Известна установка для формирования перестраиваемого светового пучка бесселева типа, состоящая из источника когерентного света, коллиматора, аксикона, оптического элемента с сильной сферической аберрацией и регистрирующего устройства. Когерентный световой пучок пропускают через коллиматор и аксикон. За аксиконом в зоне формирования бесселева светового пучка помещают оптический элемент с сильной 84992012.08.30 сферической аберрацией, после которого формируется перестраиваемый световой пучок бесселева типа с круговым максимумом в центре, размеры которого зависят от продольной координаты. Регистрацию поперечного распределения интенсивностей перестраиваемого светового пучка с заданным числом колец осуществляют регистрирующим устройством 1 - прототип. Недостатком прототипа является невозможность управляемого формирования световых полей кольцевого и бесселева типа с переменными размерами минимумов и максимумов в центре. Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в создании установки для управляемого формирования перестраиваемого светового поля кольцевого или бесселева типа с минимумом или максимумом в центре пучка, размеры которого зависят от продольной координаты. Задача решается за счет того, что установка состоит из источника когерентного света,коллиматора, аксикона, оптического элемента с сильной сферической аберрацией и регистрирующего устройства. Причем после оптического элемента с сильной сферической аберрацией использован дополнительнный рефрактивный оптический элемент со сферической аберрацией. На фиг. 1 показан общий вид устройства. Устройство состоит из источника когерентного света 1, коллиматора 2, аксикона 3,оптического элемента с сильной сферической аберрацией 4, дополнительного рефрактивного оптического элемента со сферической аберрацией 5, регистрирующего устройства 6. Возможность реализации полезной модели и решения поставленной задачи подтверждена экспериментально. В установке источником когерентного света 1 является гелийнеоновый лазер ЛГН-208 с длиной волны 0,63 мкм. Когерентный световой пучок пропускают через коллиматор 2. Затем исходный коллимированный световой пучок направляют на аксикон 3 с углом при основании 2 градуса и показателем преломления 1,5,который формирует бесселев световой пучок с фокальной длиной около 25-30 см. За аксиконом в области фокальной длины бесселевого светового пучка помещают оптический элемент с сильной сферической аберрацией 4 в виде собирающей линзы с сильной сферической аберрацией с показателем преломления 1,7, радиусом кривизны 7,5 мм, которая фокусирует бесселев световой пучок в многокольцевое пространственно вытянутое поле, внешний диаметр которого составляет около 0,9 мм. Кольцевое поле формируется в области фокальной длины оптического элемента с сильной сферической аберрацией 4 и является источником генерации перестраиваемого псевдо-бесселева светового пучка с размерами центрального максимума, зависящими от продольной координаты. После кольцевого поля на расстоянии, равном фокальной длине оптического элемента с сильной сферической аберрацией 4, помещают дополнительный рефрактивный оптический элемент со сферической аберрацией 5 в виде собирающей линзы с сильной сферической аберрацией. Перемещением дополнительного рефрактивного оптического элемента со сферической аберрацией 5 внутри фокальной длины оптического элемента с сильной сферической аберрацией 4 получают распределение интенсивностей светового поля с переменными диаметрами кругового максимума или минимума в центре пучка. Регистрацию поперечного распределения интенсивностей перестраиваемого поля осуществляют регистрирующим устройством 6. На фиг. 2-5 представлен результат перемещения дополнительного рефрактивного оптического элемента со сферической аберрацией 5 внутри фокальной длины оптического элемента с сильной сферической аберрацией 4 при различных позициях дополнительного рефрактивного оптического элемента со сферической аберрацией 5 вдоль оптической оси установки. Расстояние между оптическим элементом с сильной сферической аберрацией 4 и регистрирующим устройством 6 составляло 124 см и не изменялось. Фиг. 2 демонстрирует поперечное распределение интенсивности светового поля с максимумом в центре,2 84992012.08.30 когда расстояние между оптическими элементами 4 и 5 равно 1,5 см и 1,6 см, диаметр кругового максимума составляет 0,15 мм и 0,2 мм соответственно. На фиг. 3 и 4 представлены распределения интенсивностей многокольцевых полей с минимумами в центре как результат смены позиции оптического элемента с сильной сферической аберрацией 4. Так при 1,65 см (фиг. 3) формируется многокольцевое поле с внутренним диаметром 0,4 мм, с толщиной первого кольцевого максимума 0,8 мм, отношение внешнего к внутреннему диаметру многокольцевого поля составляет 13,5. При 1,7 см,2 мм и толщина первого кольцевого максимума - 0,7 мм,3,15 мм, общее число колец уменьшается (фиг. 3). Однокольцевое поле формируется, когда расстояние между центрами оптических элементов 4 и 5 составляет 1,8 см,4,3 мм,1,1 мм(фиг. 4). В случае, когдапревышает 3 см, формируется перестраиваемый пучок бесселева типа с круговым максимумом в центре. Диаметр максимума изменяется в зависимости от продольной координаты (фиг. 5). При 3,8 см диаметр центрального максимума 2,2 мм, число боковых колец 0, при 4 см,3 мм,. Число колец перестраиваемого светового поля зависит в общем случае от положения оптического элемента с сильной сферической аберрацией 4 внутри фокальной длины аксикона 3 и положения дополнительного рефрактивного оптического элемента со сферической аберрацией 5 относительно оптического элемента с сильной сферической аберрацией 4. Таким образом, полезная модель представляет собой простую конструкцию, состоящую из минимального количества недорогостоящих оптических элементов, и позволяет реализовать управляемое преобразование световых полей кольцевого и бесселева типа с максимумом или минимумом в центре, размеры которого зависят от продольной координаты. Желаемый эффект легко достигается путем смещения соответствующего оптического элемента вдоль оптической оси схемы. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4