アキシコン

アキシコンは円錐面を持つ特殊なタイプのレンズです。アキシコンはレーザービームをリング状の分布に変換します。^{[1]アキシコンは凸型または凹型にすることができ、任意の光学材料で作ることができます。他のアキシコンやレンズと組み合わせることで、さまざまなビームパターンを生成できます。}ガウスビームを非回折性のベッセルのようなビームに変換するために使用できます。^[2]アキシコンは1954年にジョン・マクロードによって初めて提案されました。^[3]

アキシコンは原子トラップや航跡場加速器でのプラズマ生成に使用されます。^[4]リング状のスポットが有用な場合、 眼科手術にも使用されます。

アキシコンは通常、リングの直径とレンズの先端から像面までの距離の比 d/l によって特徴付けられます。

シングルアキシコンは通常、特定の範囲にわたって光軸に沿って横方向に一定の環状光分布を生成するために使用されます。この特別な機能は、主にアキシコン角度 α によって決定される特性を持つ (回折しない) ベッセルのようなビームを生成することによって実現されます。

さまざまな用途で関心の高い領域が 2 つあります。ほぼ一定の強度分布を持つ長距離 (a) とリング状の遠距離強度分布 (b) です。距離 (a) は、アキシコンの角度 α と入射ビームの直径 (ØEP) に依存します。環状遠距離強度分布 (b) の直径は、長さ l に比例します。リングの幅は、入射ビームの直径の約半分です。^[5]

アキシコンの応用例の1つは望遠鏡で、通常の球面対物レンズがアキシコンに置き換えられます。^[3]このような望遠鏡は、調整をすることなく、1メートル未満から無限遠までの距離にある対象物に同時に焦点を合わせることができます。視線に沿って配置された2つ以上の小さな光源を同時に観察するために使用できます。

アキシコンはレーザー眼科手術に使用できます。レーザー光線をリング状に集束させる能力は、角膜組織の平滑化や切除 手術に役立ちます。正と負のアキシコンを組み合わせて使用​​することで、光のリングの直径を調整し、最高のパフォーマンスを得ることができます。^[6]

アキシコンは光トラッピングにも使用されます。^[6]光のリングは引力と反発力を生み出し、リングの中心に 微粒子や細胞を捕捉して保持することができます。

• 太陽光集光装置^[1]
• レーザー共振器
• 光フィラメントの分解
• 勾配屈折率、格子アキシコン
• 照明

反射型アキシコンまたは「リフラキシコン」は、1973年にWRエドモンズによって説明されました。^[7]リフラキシコンは、一対の同軸円錐反射面を使用して、透過型アキシコンの機能を複製します。透過ではなく反射を使用すると、従来のアキシコンと比較して、損傷しきい値、色収差、および群速度分散が向上します。

ドイツ、ハイデルベルクの物理化学研究所の研究では、表面波分光法による薄膜や固体の機械的特性のレーザー診断にアキシコンレンズが使用されています。^[3]これらの実験では、レーザー放射が同心円状の表面に焦点を合わせられます。レーザーパルスは同心円状の表面音響波を生成し、振幅はリングの中心で最大になります。このアプローチにより、極端な条件下での材料の機械的特性を研究することができます。

ベックマンレーザー研究所と医療クリニックの研究チームは、平行ビームを長い焦点深度と高度に限定された横方向のスポットに集束させ、新しい光干渉断層撮影（OCT）システムを開発するためにアキシコンを使用しました。^[3]

Inphase Technologies の研究者は、ホログラフィック データ ストレージにアキシコンを使用しています。彼らの目標は、空間光変調器(SLM)のランダム バイナリ データ スペクトルのフーリエ分布に対するアキシコンの影響を判断することです。

メリーランド大学のウェンデル・T・ヒル3世の研究グループは、中空レーザービームからビームスプリッターやビームスイッチなどの原子光学素子を作成することに焦点を当てています。 ^[3]アキシコンを使用して作成されたこれらのビームは、冷たい原子を導くための 理想的な光トラップを提供します。

英国セント・アンドリュース大学の研究チームが9月12日付けのネイチャー誌に発表した論文では、細胞やコロイドなどの微小粒子の操作によく使われる光ピンセットにおけるアキシコンの使用について説明している。^[8]ピンセットは、アキシコンをガウスビームで照射して生成されるベッセルビームプロファイルを持つレーザーを使用し、ビームの軸に沿って複数の粒子を捕捉することができる。