將準直光束變為環形光束時,錐透鏡的平面應面向準直光源。錐透鏡折射光遵循斯涅爾定律,可以用來測量偏轉角:
n sin(β)=sin(β+θ)
其中,n是玻璃的折射率,β是錐透鏡的底角,θ是折射光與光軸產生的偏轉角。假設空氣的折射率為1。
高斯光束從錐透鏡平面入射,在靠近錐透鏡圓錐面的出射光斑與貝塞爾光束能量分布非常相似;當遠離透鏡時,出射光斑為單個環形光束。環形光束的直徑隨出射距離增加而增加,但圓環的厚度是入射光束直徑的一半保持不變,光線并沒有發散。環形光束通常用于激光打孔、光學穿孔、角膜手術等應用。使用一對錐透鏡時還可用于調節焦斑尺寸及焦深。
錐透鏡產生的出射光束受頂角缺陷的影響,理想的頂角是沒有弧度足夠尖銳,產生的光束具有銳利邊緣且在其他地方沒有光束。但受加工和包裝運輸等影響,錐透鏡頂端都有一個小的弧度,如下圖所示,導致零階貝塞爾光束的中心光束振蕩,而環形光束中心也存在較弱光束。通過改善頂角尖銳度并減少錐透鏡通光面的表面缺陷,可以提高出射光斑的強度對比。
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