锥透镜

一、定义

锥透镜是由一个圆锥面和一个平面组成的透镜。可以将准直光束变为环形光束，用于此应用时锥透镜的平面应面向准直光源。 

图1 锥透镜光路示意图。

二、特点

1、产生环形光束；

2、光环厚度保持恒定，且厚度为光斑直径的一半；

3、光环直径随透镜与像的距离增大而增大。

三、说明

锥透镜常用来生成贝塞尔强度分布的光束或环形光束。高斯光束从平面入射，通过锥透镜就可以生成与贝塞尔分布非常相似的光束。环形光束的直径随距离增加而增加，但光线没有发散，因此环的厚度保持不变，环的厚度是入射激光束直径的一半。这种类型的光束可用于激光钻孔应用。使用一对锥透镜时还可用于调节焦斑尺寸及焦深。LBTEK选择用紫外熔融石英制作锥透镜，紫外熔融石英适用于多种波段，它的折射率低、热膨胀系数低、硬度高，适用于恶劣的工作环境。LBTEK提供锥透镜定制服务，如有特殊需求请联系LBTEK技术支持。

经过LBTEK锥透镜生成的光环，对比度高，近距离与远距离光环厚度一致。如下图分别是近距离产生的光环与距离2米后的光环宽度对比。

图2 近距离产生的光环与距离2米后的光环宽度对比

贝塞尔光束是无衍射的同心环状光束，其每个同心环具都有与中心环相同的能量，从技术上在实际实验中是无法生成贝塞尔光束的。但是我们可以让高斯光束通过锥透镜，生成近似贝塞尔分布光束。

贝塞尔光束具有自修复性的特点，在无衍射区内有未知障碍物阻碍光的前进方向，光不会改变方向，而是沿着原来的光路继续前进。其第二个特点是成丝特点，普通的聚焦镜其聚焦光斑的焦深基本为零，而贝塞尔光束形成的聚焦光斑会有一定的焦深，这样利于大深径的微孔加工，可以得到几乎零锥度的微孔。经过LBTEK锥透镜可以形成很好的近似贝塞尔分布光束，下图是贝塞尔光斑图。

图3 经过LBTEK锥透镜产生的贝塞尔光斑