Axicons is rotasie-simmetriese optiese komponente met 'n koniese oppervlak (met 'n presiese tophoek) en 'n plat (plano) oppervlak, wat ontwerp is om gekollimeerde laserstrale om te skakel in nie-diffraksie Bessel-strale of ringvormige (ringvormige) profiele - unieke uitsette wat hulle van onskatbare waarde maak vir laserboor-, 3D-waarneming en vrye ruimte-kommunikasie.
| Beskikbaarheid: | |
|---|---|
Anders as lense wat lig op 'n enkele punt fokus, buig aksikone ligstrale af teen 'n konstante hoek relatief tot die optiese as (volgens Snell se wet), wat 'n koniese straal skep wat sy intensiteitsverspreiding oor lang afstande behou (nie-diffraksiegedrag). Sinkselenied (ZnSe)-aksikone blink uit in middel-infrarooi (middel-IR) toepassings (7-12 µm), 'n golflengtereeks wat krities is vir CO₂-lasers en termiese beelding. Hierdie aksikone bied presiese hoekbeheer (0.1° tot 2.0° fisiese tophoeke) en uitsonderlike transmissie (>97% gemiddeld) oor die 7-12 µm golflengtereeks , danksy ZnSe se hoë middel-IR deurlaatbaarheid (>90% by 10.6 µm) en breëband-weerkaatsing.
![]()
Presisie toppunthoekbeheer : Beskikbaar met fisiese toppunthoeke van 0.1° tot 2.0° (die hoek by die punt van die koniese oppervlak) met ±0.01° toleransie—hierdie vlak van akkuraatheid bepaal direk die balk se divergensiehoek (β), wat bereken word deur gebruik te maak van Snell se sinar-wet: α/2) × α sinar(c/2) × waar n die substraatbrekingsindeks is (2.4 vir ZnSe by 10.6 µm). Byvoorbeeld, 'n 1.0° tophoek produseer 'n ~0.7° divergensiehoek, wat 'n ring met 'n 14 mm deursnee op 1 m werkafstand skep.
Breëband AR-bedekkings op beide oppervlaktes : Beide die plano- en koniese oppervlaktes het anti-reflektiewe bedekkings wat geoptimaliseer is vir 7-12 µm, wat <1% gemiddelde reflektansie per oppervlak verskaf. Dit minimaliseer weerkaatsingsverliese (wat ringintensiteit sal verminder) en voorkom terugrefleksies wat die laserbron kan beskadig (bv. CO₂-lasers). Die bedekkings word deur elektronstraalverdamping neergesit en vir eenvormigheid getoets met behulp van Fourier-transformasie infrarooi (FTIR) spektroskopie.
Hoëgehalte ZnSe-substrate : Gebou uit hoë-suiwer ZnSe (99.99% suiwerheid) om minimale absorpsie in die middel-IR te verseker (absorpsiekoëffisiënt <0.005 cm⁻⊃1; teen 10.6 µm)—kritiek vir hoëkrag-lasertoepassings, aangesien absorpsie tot verhitting en potensiële skade lei. ZnSe stuur ook sigbare lig (400-700 nm), wat belyning met HeNe-lasers (633 nm) moontlik maak sonder bykomende belyningsgereedskap.
Streng vervaardigingstoleransies : Vervaardig met ultra-akkurate dimensionele en oppervlakspesifikasies, insluitend oppervlakvlakheid <λ/2 by 633 nm (vir die plano-oppervlak), oppervlakruwheid <20 Å RMS (wortelgemiddelde vierkant, gemeet via atoomkragmikroskopie), en deursnee-toleransie +0.0/-0.05 mm. Hierdie toleransies verseker dat die koniese oppervlak simmetries is, wat ringvervorming voorkom (bv. elliptiese ringe wat deur asimmetriese bewerking veroorsaak word).
Groot helder opening en robuuste ontwerp : modelle met 'n deursnee van 1' het 'n duidelike opening >ø22,86 mm (90% van die totale deursnee), wat verseker dat selfs groot gekollimeerde balke (tot 20 mm deursnee) ten volle benut word. Die aksikone is ook ontwerp met 'n 2 mm dik plano basis, wat meganiese stabiliteit bied tydens die montering en verminderde risiko van breek, met 'n betreklike risiko van breek. Mohs hardheid van 4) .
Laserboor en -sny : Skep presiese ringvormige balkprofiele vir materiaalperforasie (bv. boor gate in lugvaartkomponente) en sny (bv. sny keramieksubstrate). Die ringvormige balk lewer energie aan die rand van die teiken, wat hitte-geaffekteerde sones (HAZ) verminder - byvoorbeeld, wanneer 1 mm-gate in titanium geboor word, produseer 'n aksikon-gebaseerde stelsel 'n HAZ van <50 µm, in vergelyking met 100 µm met 'n Gaussiese balk.
Bessel-straalgenerering : Produseer nie-diffraksie Bessel-strale vir langafstand-voortplanting in vryeruimte-kommunikasie (bv. satelliet-tot-grond laserskakels) en partikel vang (bv. optiese pincet). Bessel-strale behou hul intensiteit oor kilometers (teenoor Gaussiese strale, wat aansienlik divergeer), wat hulle ideaal maak vir diepruimtekommunikasie waar seinverlies 'n groot uitdaging is.
CO₂-laserstelsels : Ideaal vir integrasie in middel-IR-laserverwerkingstoerusting (bv. CO₂-lasers vir plastieksweiswerk en -gravering). In plastiese sweiswerk skep die ringvormige balk 'n sterk, eenvormige sweisnaat (teenoor 'n Gaussiese balk se ongelyke naat), wat die sterkte van mediese toestelkomponente (bv. plastiekspuite) verbeter.
3D-waarneming en gestruktureerde ligbeelding : Genereer ringvormige of Bessel-vormige gestruktureerde ligpatrone vir dieptekartering (bv. gesigherkenningstelsels) en oppervlakprofilometrie (bv. die meet van halfgeleierwafeltopografie). In gesigsherkenning verseker die nie-diffraktiewe Bessel-patroon dat kenmerke selfs op verskillende afstande (0,5-2 m) opgespoor word, wat die akkuraatheid verbeter.
Mediese toestelle : Aktiveer gespesialiseerde laseraflewering in dermatologie (bv. laser-heropbou) en oftalmologie (bv. gloukoombehandeling). In dermatologie teiken die ringvormige straal die buitenste laag vel (epidermis) sonder om die onderliggende dermis te beskadig, wat hersteltyd verminder. In gloukoombehandeling skep dit presiese dreineringskanale in die oog met minimale weefselskade.
Die uitsetringdeursnee (D) hang af van drie faktore: die aksikon se tophoek (α), die werkafstand (L, afstand vanaf die aksikon se plano-oppervlak na die teiken), en die substraat se brekingsindeks (n). Die formule is: D = 2L × tan(β), waar β die bundeldivergensiehoek is (β = arcsin(n × sin(α/2)) - α/2). Gebruik byvoorbeeld 'n ZnSe-aksikon (n=2.4) met α=1.0° en L=100 mm: β = arcsin(2.4 × sin(0.5°)) - 0.5° ≈ 0.7°, dus D = 2×100×tan(0.7°) ≈ 2.4 mm. Faktore wat deursnee verander sluit in temperatuur (verandering n effens) en insetstraalkollimasie (ongekollimeerde balke verhoog deursneevariasie).
ZnSe-aksikone hanteer deurlopende golf (CW) kragdigthede tot 10 W/cm² in die 7-12 µm reeks (bv. 100 W CO₂ laser met 'n 10 mm deursnee straal). Om skade te vermy, verseker behoorlike verkoeling—gebruik 'n hittesink (bv. aluminium met termiese ghries, termiese weerstand <0.5°C/W) wat aan die aksikon se plano-basis geheg is, aangesien ZnSe lae termiese geleidingsvermoë het (18 W/m·K). Vermy ook om naby die laser se golflengterande te werk (bv. <7 µm of >12 µm vir middel-IR-aksikone), aangesien absorpsie buite die optimale omvang toeneem, wat tot oorverhitting lei.
Terwyl ZnSe-aksikone vir middel-IR geoptimaliseer is, is aksikone beskikbaar vir sigbare en UV-golflengtes deur toepaslike substrate te gebruik. Vir sigbare lasers (400-700 nm), gebruik N-BK7 of gesmelte silika-aksikone (met AR-bedekkings vir 400-700 nm); dit lewer >95% transmissie en produseer Bessel-balke met soortgelyke nie-diffraksie eienskappe. Vir UV-lasers (190-380 nm), gebruik UV-graad saamgesmelte silika-aksikone (wat UV-geïnduseerde degradasie weerstaan) met UV AR-bedekkings. Byvoorbeeld, 'n UV-aksikon (α=0.5°) by 355 nm produseer 'n ringdeursnee van 1.2 mm by L=100 mm—ideaal vir UV-lasermikrobewerking.