Hababka Naqshadeynta Bessel Beam

Si isku mar loo dhalaaliyo agabka labada dhinac ee is-dhexgalka loona sameeyo isku xidhnaan gobol oo xooggan, barta diiradda laysarka waa in si sax ah loogu fiirsado muunadda, taas oo ku soo rogaysa shuruudo adag saxnaanta habaynta nidaamka alxanka. Intaa waxaa dheer, sababtoo ah heerka xoogga dhidibka weyn ee shucaaca Gaussian ka dib marka la diiradda saaro, heerkulka goobta diiradda waa mid aan sinnayn, taasoo ka dhigaysa mid u nugul sameynta cillado yaryar iyo nano-madhan oo ku jira gobolka ay saameysay laysarka, taas oo iyaduna saameysa tayada alxanka muunadda.

Tiknoolajiyada qaabaynta iftiinka bannaanka ayaa loo isticmaali karaa in lagu soo saaro iftiinka Bessel ee eber-ka ah si loo wanaajiyo qaybinta xoogga ee goobta diiradda laysarka. Habkani wuxuu yareeyaa heerka xoogga dhidibka wuxuuna kordhiyaa dhererka diiradda, taasoo kordhinaysa saamiga qoto-dheer ilaa-ballaca ee gobolka saameynta kulaylka ee uu sameeyay laysarka. Natiijo ahaan, waxay yareysaa shuruudaha saxnaanta diiradda saarista ee nidaamka alxanka laysarka, iyadoo hagaajineysa tayada alxanka iyo hufnaanta labadaba.

1. Naqshadeynta Jiilka iyo Halbeegga ee Bessel Alwaaxyada aan Kala Duwanayn

Sannadkii 1987, Durnin wuxuu markii ugu horreysay soo jeediyay iftiinka Bessel ee eber-ka ah, kaas oo muujinaya sifooyin gaar ah oo aan kala duwanayn: qaybintiisa xoogga goobta iftiinka ee isdhaafka ah isma beddelin inta lagu jiro faafinta, cabbirka barta dhexena had iyo jeer wuxuu ku dhow yahay xadka kala-goynta. Intaa waxaa dheer, iftiinka Bessel waxay sidoo kale muujiyaan hanti is-bogsiinaysa inta lagu jiro faafinta. Marka barta dhexe la xannibo, iftiinka ku wareegsan wuxuu ku soo ururi doonaa bartamaha si uu "u hagaajiyo" barta dhexe. Muujinta xisaabta ee qaybinta goobta iftiinka ee wareegga eber-ka ah ee iftiinka Bessel ee sir-ka ah waa:

Tibaaxda:

• J0 ​wuxuu matalaa shaqada Bessel ee eber-order.
• r iyo φ waa curiyayaasha isku-duwidda radial iyo xagal, siday u kala horreeyaan.
• z waa masaafada faafinta.
• Kr iyo Kz waa walxaha hirarka ee isdhaafka ah iyo kuwa dhererka, siday u kala horreeyaan.

Barta dhexe ee ugu muhiimsan ee birta Bessel ee eber-order waxay leedahay awood xaddidan oo xooggan, taasoo u oggolaanaysa heerarka shucaaca ee kala sarreynta TW/cm² ama ka sarreeya, taas oo si wax ku ool ah u kicin karta nuugista aan tooska ahayn ee agabka. Waxa ka sii muhiimsan, sifada faafinta aan kala go 'lahayn ee birta Bessel ee eber-order waxay bixisaa qoto dheer oo diiradda la saarayo iyo kala-goyn xoog leh oo yar, sidaas darteedna waxay abuurtaa jawi heerkul oo ku dhow midaysan waxayna xakameysaa sameynta cilladaha alxanka.

Jaantuska soo socda wuxuu muujinayaa isbarbardhigga dhererka diiradda ee alwaaxyada Bessel iyo alwaaxyada Gaussian iyagoo isku awood ah. Alwaaxyada Bessel waxay leeyihiin qoto dheer oo diiradda la saarayo iyagoo ilaalinaya dhexroorka barta diiradda la saarayo ee heerka micron-ka ah.

Waxaa jira dhowr hab oo loo sameeyo biraha Bessel ee eber-order ah, saddexda hab ee ugu muhiimsan ee soo socdaa waa kuwo caadi ah:

Habka Daloolada Annular: Habka daloolada annular, sida magacu tilmaamayo, wuxuu ku lug leeyahay isticmaalka daloolada annular si loo soo saaro daloolada Bessel. Tani waxay sidoo kale ahayd habkii ugu horreeyay ee lagu guuleysto ee lagu soo saaro daloolada Bessel. Jaantuska hoose wuxuu muujinayaa habka daloolada annular ee lagu soo saaro daloolada Bessel. Mowjad diyaaradeed waa dhacdo si toos ah ugu dhacda daloolada annular ee ka timid bidixda waxaana dhacda kala-goyn.

Dabadeed, muraayad togan waxay samaysaa isbeddel Fourier ah, taasoo keenta sameynta fallaadho Bessel ah oo gadaasha muraayadda. Masaafada faafinta aan kala duwanayn ee Zmax waxay la xiriirtaa dhexroorka d ee jeexdinta wareegsan iyo daloolka tirada ee muraayadda.

Inkasta oo habkani uu soo saari karo iftiinka Bessel ee eber-order ah, haddana hufnaanta beddelka tamarta aad bay u hooseysaa, taasoo ka dhigaysa mid adag in lagu dabaqo goobaha wax lagu farsameeyo laysarka.

Habka Isbeddelaha Iftiinka Meelaha: Habka soo saarista iftiinka Bessel ee eber-order asal ahaan waa hab lagu beddelayo qaybinta wejiga ee iftiinka. Sidaa darteed, iftiinka Bessel ee eber-order ayaa sidoo kale lagu abuuri karaa iyadoo la adeegsanayo isbeddelaha iftiinka meelaha bannaan. Isbeddelaha iftiinka meelaha bannaan waa nooc ka mid ah qalabka wax ka beddelka elektaroonigga ah ee optoelectronic kaas oo xakameeya xoogga goobta iftiinka iyo qaybinta wejiga iyada oo loo marayo calaamadaha korontada. Iftiinka Bessel ee eber-order waxaa lagu abuuri karaa iyadoo la adeegsanayo wejiga muraayadda koonka ah, sida ka muuqata sawirka hoose, guddiga shaqada ee isbeddelaha iftiinka meelaha bannaan.

Habka Axicon: Axicon waa mid ka mid ah curiyayaasha ugu badan ee loo isticmaalo diffractive-ka ku salaysan galaaska ee aan firfircoonayn si loo soo saaro alwaaxyada Bessel. Marka alwaaxa Gaussian uu caadi ahaan dhaco oo uu dhex maro axicon, qaybintiisa wejiga ayaa la hagaajiyaa, taasoo u beddeleysa alwaaxa Bessel oo aan lahayn wax tamar ah oo lumaysa, sida ka muuqata sawirka hoose.

Iyada oo ay ugu wacan tahay qiimaha hooseeya, fududaynta isticmaalka, iyo heerka dhaawaca laser-ka ee sare ee axicon-yada galaaska, iyo sidoo kale hufnaantooda isticmaalka tamarta ee aadka u sarreysa, axicon-yadu waa doorashada koowaad ee lagu soo saaro fallaadhaha garaaca wadnaha ee aadka u gaaban ee Bessel ee ku jira habka farsamaynta laysarka. Jaantuska hoose wuxuu muujinayaa qaab-dhismeedka cidhiidhiga iyo gudbinta fallaadhaha Bessel ee eber-order. Iyadoo la hagaajinayo weynaynta iyo jihada nidaamka sawir-qaadista 4f, masaafada faafinta ee aan kala-duwanayn, xagasha badh-konka, iyo xagasha janjeedhka ee jihada faafinta fallaadhaha Bessel si fudud ayaa loo xakamayn karaa.

Marka fallaadhaha Bessel ee eber-order ah oo leh xagal nus-kon ah oo ah Ɵ1 iyo masaafada faafinta aan kala-soocidda lahayn ee Zmax ay dhex marto nidaam 4f ah oo ka kooban muraayad (L1) iyo muraayad ujeedo leh (L2), cabbirrada joomatarigu way sii cadaadin doonaan. Balaadhinta dhinaca waa qiyaastii M=f1/f2=5, balaadhinta dhererkana waa qiyaastii M2=25. Sidaa darteed, sawirka kama dambaysta ah ee fallaadhaha Bessel ee eber-order ah ee ku jira muunadda waxaa lagu matali karaa xuduudaha joomatari:

Xuduudaha joomatari ee bessel ee lagu sawiray muunad galaas ah oo quartz ah oo hoos timaada xaglo koon oo kala duwan iyo weynaynta cadaadiska alwaaxa.

Qaybinta xoogga goobta diiradda la saarayo ee Bessel beam

• r iyo z: Qaybaha isku-duwidda radial iyo axial, siday u kala horreeyaan.
• λ: Hirarka dhexe ee laysarka.
• w: 1/e² gacanka dhacdada Gaussian light.
• P0: Awoodda ugu sarreysa ee laysarka garaaca wadnaha ee ultrashort.
• β1: Xagasha nus-kon ee birta Bessel ka dib cadaadiska birta.
• k: Vektor-ka hirarka.
• J0: Shaqada Bessel ee eber-order.

Qaybinta xoogga ee iftiinka Bessel ee eber-ka ah ee gudaha galaaska quartz: Dhinaca bidix waxaa ku yaal qaybinta cufnaanta awoodda indhaha ee ku teedsan jihada faafinta iyo aragtida isgoyska, dhanka midigna waxaa ku yaal qaybinta cufnaanta awoodda indhaha ee ku teedsan dhidibka iyo aragtida isgoyska

2. Astaamaha Femtosecond Pulse Bessel Beam ee ku jira Muraayadda Silica ee la isku daray

Jaantuska (a) wuxuu muujinayaa mikroskoobyada isdhexgalka u dhexeeya femtosecond pulse bells Bessel iyo galaaska silica ee la isku daray tamar kala duwan oo garaac ah. Ballaca garaaca laysarka waxaa lagu hagaajiyaa 220 fs, xagasha nus-kooska ee laysarka Bessel ee ku jirta muunadda waa 12.4°. Waxaa la arki karaa in gobolka ay saameysay laysarka uu muujinayo qaab-dhismeed toosan oo hal-cabbir ah. Marka tamarta garaaca laysarka ay ka yar tahay 9.5 μJ, tusmada refractive ee walaxda ku jirta gobolka diiradda saaraya ayaa kordheysa, iyadoo u muuqata gobol madow oo ku jira mikroskoobka.

Marka tamarta garaaca laysarka ay ka badato 9.5 μJ, tusmada refractive-ka ee walaxda ku jirta gobolka diiradda ayaa hoos u dhacda, taasoo u muuqata gobol cad oo ku jira mikrograph-ka, dhererka gobolka cadna wuu kordhaa iyadoo la kordhinayo tamarta garaaca. Annagoo nadiifinayna muunadda, waxaan aragnay astaamaha qaab-dhismeedka gobolka cad ee tamarta garaaca oo ah 15.4 μJ iyadoo la adeegsanayo mikroskoob elektaroonik ah oo sawiraya, sida ku cad Jaantuska (b). Waxaa lagu soo gabagabeyn karaa in nanopore dhexroorkiisu yahay qiyaastii 200 nm uu ka samaysmo gobolka oo leh tusmada refractive oo yaraatay.

Iyada oo loo marayo qaabaynta ion beam etching iyo nidaamyada kormeerka elektarooniga ee sawirka goobta, waxaan si dheeraad ah u xaqiijinay jiritaanka nanopore-ka (Jaantuska c). Sidaa darteed, si loo yareeyo soo saarista cilladaha laysarka keena, tamarta hal garaaca wadnaha waa inaysan ka badnaan 9.5 μJ inta lagu jiro alxanka laysarka.

3. Gaaritaanka Alxanka Yar ee Tayada Sare leh ee u dhexeeya Muraayadaha Silica ee la isku daray iyadoo la isticmaalayo Laser-ka Bessel Ultrashort Pulse.

Jaantuska (a) wuxuu muujinayaa mikrograafka sare ee dusha sare ee alxanka muunadda. Waxaa la arki karaa in xariiqda alxanka laysarka ay tahay mid isku mid ah oo siman. Inkasta oo ay weli jiraan cillado yar yar oo si aan kala sooc lahayn loogu qaybiyay aagga alxanka, guud ahaan, si weyn ayuu uga fiican yahay khadka alxanka laysarka Gaussian. Cabbiraadu waxay muujinayaan in ballaca xariiqda alxanka uu yahay qiyaastii 18 μm, farqiga u dhexeeya khadadka alxankana uu yahay 40 μm. Jaantuska (b) wuxuu muujinayaa mikrograafka dhinaca ee xariiqda alxanka muunadda.

Waxaa la arki karaa in farqiga u dhexeeya muunadaha uu gebi ahaanba baaba'o ka dib marka la farsameeyo laysarka, walxaha u dhow is-dhexgalkana ay isku milmeen hal unug ka dib markii la mariyay habka dhalaalinta kulaylka. Cabbiraadyadu waxay muujinayaan in qoto dheer ee gobolka dhalaalka kulaylka ee uu laysarka keeno uu gaaro ilaa 227 μm. Tani waxay muujinaysaa in inta lagu jiro alxanka laysarka ee leh xuduudahan, qoto dheer ee booska diiradda la saarayo uu gaari karo ilaa 227 μm, taasoo afar jeer ka badan alxanka laysarka Gaussian xaaladaha isku midka ah.

4. Halkee laga iibsan karaa muraayadaha Bessel?

Wavelength Opto-Electronic waxay bixisaa muraayadaha Bessel oo tayo sare leh oo loo isticmaalo codsiyada farsamaynta laysarka. Sifeynta qoto dheer ee diiradda saarista iftiinka wax soo saarka iyadoo la hagaajinayo cabbirka dhexroorka iftiinka soo gelinta ayaa ah astaanta ugu soo jiidashada badan ee nidaamkan indhaha ee Bessel.