Tilpasset fiber genererer Bessel-stråler

En helt fiberbaseret tilgang til at generere specielle optiske stråler, kaldet Bessel-stråler, kunne åbne op for nye applikationer inden for billeddannelse, optisk fangst og kommunikation.

Bessel-stråler ser ganske anderledes ud end de sædvanlige gaussiske lysstråler, der findes i optik. De har især flere interessante egenskaber, herunder selvhelbredende, diffraktionsfri udbredelse og evnen til at bære orbital vinkelmomentum (OAM). Denne familie af bjælker – også kendt som hvirvelbjælker med en karakteristisk ringlignende form og en mørk central region – inkluderer forskellige "rækkefølger" af bjælker med forskellige værdier af OAM.

Imidlertid er skabelsen af ​​Bessel-stråler noget ubelejligt:​​flere optiske bulk-elementer, såsom rumlige lysmodulatorer eller kegleformede aksikoner, er nødvendige for at konvertere Gauss-stråler til Bessel-stråler.

Nu har Innem Reddy, Andrea Bertoncini og Carlo Liberale fra KAUST eksperimentelt demonstreret, at en specialfremstillet optisk fiber kan gøre jobbet og generere en bestemt Bessel-stråle efter behov. De har offentliggjort deres resultater i Optica .

"Generering af Bessel-stråler ved hjælp af traditionelle teknikker involverer pladskrævende, dyre optiske elementer, der kræver præcis justering," forklarer Reddy, en Ph.D. elev i gruppen. "Ved at vælge en fiberbaseret løsning kan vi opnå en kompakt Bessel-strålegenerator, der er præ-justeret og kan levere disse stråler selv i fjerntliggende og begrænsede rum, såsom endoskopiske applikationer."

"Særligt tillader den fiberbaserede generation af Bessel-stråler innovative applikationer, såsom minimalt invasive endoskopiske prober, optisk kohærenstomografi, fiberbaseret optisk fangst og manipulation af mikroskopiske partikler."

Holdets fiber er et mesterværk inden for specialdesign. De bruger en teknik kaldet to-foton litografi (TPL), som muliggør 3D-print af indviklede optiske strukturer for at fremstille specielle stråleformende elementer direkte på spidsen af ​​en enkelt-mode optisk fiber. Deres design har tre segmenter, der tilsammen effektivt justerer og transformerer en konventionel Gauss-stråle til en ringformet stråle og til sidst en Bessel-stråle af den ønskede orden og OAM-værdi.

Værket er den seneste triumf i et forskningsprogram, der har til hensigt at udnytte potentialet i TPL-teknikken, hvor lys bruges til at "skrive" fine optiske strukturer ved at størkne en fotoresist.

Holdet har allerede brugt TPL til at tilpasse fibre på andre måder, herunder skabelsen af ​​polarisationsstråledelere, mikrolinsesamlinger og optiske pincet. "At fremstille stadig mere sofistikerede optiske enheder på enden af ​​optiske fibre for at give dem mulighed for at levere komplekse funktionaliteter er en af ​​vores gruppes vigtigste forskningsretninger," siger Liberale. + Udforsk yderligere

Dyb indsigt i en levende svamp