les faisceaux NON-diffractants COMPRENDRE de manière indépendante. Ceci offre un degré de liberté intéressant pour façonner des faisceaux prenant la forme d’ un long et fin pinceau lumineux, adaptés à des applications spécifiques. A titre d’ exemple, par rapport à un faisceau gaussien focalisé sur 1 µ m qui diverge après 3 µ m de propagation, le même faisceau initial permettra de générer un faisceau de Bessel de même diamètre restant quasi-non-diffractant sur des longueurs de plusieurs millimètres.
Spectre des fréquences spatiales L’ analyse du contenu fréquentiel( au sens des fréquences spatiales) permet de mieux appréhender les spécificités d’ un faisceau de Bessel. Comme sa formation résulte d’ une superposition d’ ondes planes ayant toutes le même vecteur d’ onde, la décomposition en spectre d’ ondes planes donne une unique contribution dans l’ espace de Fourier, composée d’ un pic de Dirac( pour un faisceau de Bessel parfait) dans l’ espace des vecteurs d’ onde. Par propagation en champ lointain – ou par focalisation par une lentille – on observe alors un cercle de rayon k r dans l’ espace de Fourier, résultant de la symétrie cylindrique du dispositif( voir Figure 1). utilisation délicate pour les applications nécessitant un faisceau intense.
Modulation en champ proche La solution la plus utilisée en pratique consiste à moduler la phase spatiale du faisceau incident en champ proche. Un axicon constitue l’ option la plus simple, la plus efficace et la moins onéreuse. Au-delà de la sensibilité à l’ alignement, une difficulté technique est d’ obtenir précisément la phase souhaitée au centre du faisceau. Le défi vient de la fabrication du composant( la pointe est souvent arrondie, avec des variabilités sensibles entre fournisseurs), tandis que pour un axicon‘ numérique’, c’ est la résolution spatiale du SLM, due à sa pixellisation, qui est le facteur limitant, à quoi s’ ajoute un possible effet diffractif. A cause de ces inévitables imperfections, les distorsions de phase peuvent engendrer des distorsions longitudinales indésirables sur le profil d’ intensité. Une solution consiste à implémenter un filtrage d’ amplitude dans le plan de Fourier, en masquant toutes les fréquences spatiales indésirables( notamment l’ ordre zéro, qui se manifeste par une présence de lumière au centre de l’ anneau) avant de reconstruire grâce à une simple lentille le faisceau de Bessel ainsi nettoyé.
Modulation en champ lointain L’ autre approche possible pour générer un faisceau non-diffractant est d’ implémenter une modulation en champ lointain. S’ appuyant sur le fait qu’ un faisceau de Bessel n’ est composé que d’ une seule fréquence spatiale( un ensemble de vecteurs d’ onde k → dont la projection radiale k r est identique) et prend donc la forme d’ un anneau infiniment fin, il peut donc être en retour également créé en combinant une fente annulaire suivi d’ une lentille pour réaliser la transformation de Fourier. Ce dispositif élégant a été utilisé initialement par Durnin. Cependant, sa très faible transmission de lumière
Figure 2. Propriétés de « reconstruction » d’ un faisceau de Bessel. L’ énergie étant délivrée par le côté, le faisceau continue de se former, même après un obstacle( disque opaque, représenté en bleu). Sur la coupe transverse à la coordonnée z = z 2, on distingue quelques lobes( très peu intenses) résultant des ondes qui peuvent se propager autour de l’ obstacle, et qui permettent au faisceau de se former à nouveau plus loin.
RÉALISATION PRATIQUE ET ASPECTS TECHNIQUES Deux approches existent pour générer un faisceau de Bessel: la modulation du faisceau incident en champ proche ou champ lointain. Les deux peuvent être encodées par des éléments optiques fixes( axicon, élément diffractif DOE, métasurface, fente annulaire, etc.) ou programmables( modulateurs spatiaux de lumière SLM à cristaux liquides). Ces derniers apportent une flexibilité appréciable pour encoder des phases – et donc des formes de faisceau – arbitraires. Ils peuvent en outre agir aussi comme des modulateurs d’ amplitude s’ ils sont couplés à un polariseur. La contrepartie est qu’ ils nécessitent un adressage souvent électrique, ce qui limite leur tenue au flux, et peut rendre leur
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