COMPRENDRE
d’ imagerie biologique dans des milieux imparfaitement homogènes [ 6 ].
DÉCLINAISONS DE FAISCEAUX NON-DIFFRACTANTS Les propriétés non-diffractantes ne sont pas restreintes aux seuls faisceaux de Bessel.
Faisceaux vortex Un axicon permet d’ appliquer une fonction de phase spatiale transverse linéaire, produisant un faisceau de Bessel d’ ordre zéro( Figure 3a). Si l’ on ajoute une modulation hélicoïdale de la phase, on obtient des faisceaux de Bessel d’ ordre supérieur, qui portent un moment angulaire orbital: ϕ( r) = r × ksinθ + mγ. L’ indice azimutal m, qui multiplie l’ angle polaire γ, détermine l’ ordre du faisceau de Bessel d’ ordre supérieur ainsi généré( et le nombre de sauts de phase de 2π sur une révolution). Ces faisceaux sont appelés « faisceaux vortex » [ 7 ]. Leur distribution d’ intensité prend la forme d’ un cylindre( ou tube) creux, dont le diamètre augmente avec m( Figure 3b).
Faisceaux d’ Airy Lorsqu’ une phase cubique ϕ( x, y) = x 2 + y 3 est appliquée à un faisceau incident, le champ lointain( obtenu au foyer d’ une lentille) prend une forme très particulière. Il s’ agit de faisceaux d’ Airy [ 8 ]( Figure 3c), eux-aussi non-diffractants, dont le profil longitudinal d’ intensité est courbé. Bien que ne se « propageant » pas, à proprement parler, ces faisceaux semblent néanmoins adopter une trajectoire « accélérante », c’ est-à-dire qu’ ils suivent une caustique hors-axe, dont la forme peut être arbitrairement ajustée.
Raffinements Pour certaines applications, il peut être souhaitable d’ ajuster plus finement la distribution d’ intensité du faisceau. En appliquant une modulation additionnelle au faisceau incident, il est possible de mettre en forme le profil longitudinal, pour générer par exemple un profil uniforme( plat) selon z, croissant / décroissant linéairement, ou encore de « découper » le faisceau de Bessel en un ou plusieurs segments. Ces options sont particulièrement utiles dans le cadre de l’ usinage par laser.
Dans le cas où la présence des lobes secondaires du faisceau non-diffractant s’ avère gênante( par exemple pour l’ imagerie non-linéaire, afin d’ éviter d’ exciter les régions connexes au cœur du faisceau), ils peuvent être apodisés, pour obtenir toute une variété de‘ needle beams’. Le compromis à accepter est le raccourcissement inévitable de la longueur du faisceau.
EXEMPLES D’ APPLICATIONS Les faisceaux non-diffractants procurent un intérêt spécifique dans plusieurs domaines applicatifs, que nous illustrons par deux exemples ici. Au niveau technique, la mise en forme est souvent réalisée en deux étapes: d’ abord sur de larges échelles spatiales, suivie d’ une ré-imagerie du faisceau pour obtenir des dimensions micrométriques( grâce à un montage de type 4f, réalisable en ajoutant une lentille de courte focale après le plan de Fourier, voir Figure 1).
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