Un axicón es un tipo especializado de lente que tiene una superficie cónica . Un axicón transforma un haz láser en una distribución en forma de anillo. [1] Pueden ser convexos o cóncavos y estar hechos de cualquier material óptico. La combinación con otros axicones o lentes permite generar una amplia variedad de patrones de haz. Se puede utilizar para convertir un haz gaussiano en un haz no difractivo tipo Bessel . [2] Los axicones fueron propuestos por primera vez en 1954 por John McLeod. [3]
Los axicones se utilizan en trampas atómicas y para generar plasma en aceleradores Wakefield . [4] Se utilizan en cirugía ocular en casos en los que es útil un punto en forma de anillo.
El Axicon se caracteriza generalmente por la relación entre el diámetro del anillo y la distancia desde la punta de la lente al plano de la imagen d/l.
Los axicones individuales se utilizan habitualmente para generar una distribución de luz anular que es constante lateralmente a lo largo del eje óptico en un rango determinado. Esta característica especial resulta de la generación de haces tipo Bessel (no difractantes) con propiedades determinadas principalmente por el ángulo axicónico α.
Existen dos áreas de interés para una variedad de aplicaciones: un rango largo con una distribución de intensidad casi constante (a) y una distribución de intensidad de campo distante en forma de anillo (b). La distancia (a) depende del ángulo α del Axicon y del diámetro (ØEP) del haz incidente. El diámetro de la distribución de intensidad de campo distante anular (b) es proporcional a la longitud l. El ancho del anillo es aproximadamente la mitad del diámetro del haz incidente. [5]
Una de las aplicaciones de los axicones es en los telescopios, donde el objetivo esférico habitual se sustituye por un axicón. [3] Un telescopio de este tipo puede estar enfocado simultáneamente para objetivos a distancias desde menos de un metro hasta el infinito , sin realizar ningún ajuste. Se puede utilizar para ver simultáneamente dos o más fuentes pequeñas colocadas a lo largo de la línea de visión.
Los axicones se pueden utilizar en la cirugía ocular con láser . Su capacidad de enfocar un haz láser en un anillo es útil en la cirugía para suavizar y extirpar el tejido corneal . Utilizando una combinación de axicones positivos y negativos, se puede ajustar el diámetro del anillo de luz para obtener el mejor rendimiento. [6]
Los axicones también se utilizan en el atrapamiento óptico . [6] El anillo de luz crea fuerzas atractivas y repulsivas que pueden atrapar y retener micropartículas y células en el centro del anillo.
El axicón reflectivo o "reflaxicon" fue descrito en 1973 por WR Edmonds. [7] El reflaxicon utiliza un par de superficies reflectantes cónicas coaxiales para duplicar la funcionalidad del axicón transmisivo. El uso de la reflexión en lugar de la transmisión mejora el umbral de daño , la aberración cromática y la dispersión de la velocidad de grupo en comparación con los axicones convencionales.
En el marco de una investigación llevada a cabo en el Physikalisch-Chemisches-Institut de Heidelberg (Alemania), se han utilizado lentes axiconas para el diagnóstico láser de las propiedades mecánicas de películas delgadas y sólidos mediante espectroscopia de ondas superficiales. [3] En estos experimentos, la radiación láser se enfoca sobre las superficies de un anillo concéntrico. El pulso láser genera ondas acústicas superficiales concéntricas, cuya amplitud alcanza un máximo en el centro del anillo. Este enfoque permite estudiar las propiedades mecánicas de los materiales en condiciones extremas.
El equipo de investigación del Beckman Laser Institute and Medical Clinic ha utilizado Axicons para enfocar un haz paralelo en un haz con una profundidad de enfoque larga y un punto lateral muy confinado, para desarrollar un nuevo sistema de tomografía de coherencia óptica (OCT). [3]
Los investigadores de Inphase Technologies utilizan axicones en el almacenamiento de datos holográficos . Su objetivo es determinar los efectos de los axicones en la distribución de Fourier del espectro de datos binarios aleatorios de un modulador de luz espacial (SLM).
El grupo de investigación de Wendell T. Hill, III en la Universidad de Maryland se centra en la creación de elementos de óptica atómica , como divisores de haz y conmutadores de haz, a partir de rayos láser huecos. [3] Estos rayos, fabricados utilizando axicones, proporcionan una trampa óptica ideal para canalizar átomos fríos.
Un artículo publicado por el equipo de investigación de la Universidad de St. Andrews en el Reino Unido en la edición del 12 de septiembre de Nature describe el uso de axicón en pinzas ópticas, que se utilizan comúnmente para manipular partículas microscópicas como células y coloides. [8] Las pinzas utilizan láseres con un perfil de haz de Bessel producido al iluminar un axicón con un haz gaussiano, que puede atrapar varias partículas a lo largo del eje del haz.