ベッセルビームはオプティクスの中でも一般的なガウシアンビームに対する特別な優位性を持ち、非常に魅力的な存在です。ベッセルビームは回折なしに伝播し、自己修復特性を持ちます。つまり光ビームは物体によって部分的に遮られた後、自己再構築します。これらのユニークな特性により、ベッセルビームは光ピンセット、顕微鏡、分光法、通信アプリケーションで大きな可能性を持ちます。しかし実験的には、ベッセルビームの生成は空間を取る光学系に依存し、カスタムビームパラメータのニーズへの対応が限られるため困難です。Nanoscribeの二光子重合技術を使用して、ファイバー上に新しいフォトニック構造が3Dプリントされ、ゼロ次およびボルテックスベッセルビームの生成が可能になりました。
ベッセルビームの特殊な振る舞いは、通信から光トラップ、イメージングまで、さまざまな光学アプリケーションの優れた選択肢となります。ベッセルビームの断面を見ると、同心円または環のセットが確認でき、ビームの最内円は典型的なガウシアンビームよりも長い範囲にわたって集束した状態を保てます。ベッセルビームが物体によって部分的に遮られた場合、通過した後に自己再構築できます。しかし円形ビームを多数の環に変換するには、アキシコンと呼ばれる円錐形屈折材料やホログラフィックビームシェーピング法などの特殊な光学系が必要です。これらの方法に必要な空間を取る光学系の制限を克服するため、ベッセルビームのファイバーベース生成がこれまでにも研究されてきました。しかしこれらのファイバーベースソリューションは、光学ビームパラメータのチューニングにおいて限界があり、ゼロ次ベッセルビームの生成しか提供できませんでした。サウジアラビアのキング・アブドゥッラー科学技術大学（KAUST）の科学者たちが、積層マイクロオプティクス素子からなるフォトニック構造を製作する新しいアプローチを開発しました。彼らは光学ファイバーのファセット上に構造を直接3Dプリントし、光ファイバーからのゼロ次およびボルテックスベッセルビームの生成を実現しました。
新しい製作戦略は、複雑な3Dフォトニック構造の製作を可能にするTwo-Photon Polymerizationがベースにです。このアプリケーションでは、ベッセルビームを生成するよう設計されたフォトニック構造の製作が光学ファイバー上で実現され、ファイバーのコアにアライメントされました。NanoscribeのIP-Dipフォトレジストの使用により、光ビームを操作するフォトニッククリスタルファイバー設計を製作するための高い空間分解能が得られました。このマイクロファブリケーション戦略により、表面粗さを抑えたマイクロオプティクス素子の製作が実現しました。3Dプリントされたマイクロオプティクス素子は、高効率・低伝送損失でのビーム変換を実証しました。
2PPベース3Dプリンティングにより、ベッセルビームジェネレータのように任意形状の複雑なマイクロオプティクス素子からなる高度な3Dマイクロオプティクスを作製できます。ファイバーベースフォトニック構造は、互いに、および下にあるファイバーファセットに対してアライメントされた3つのマイクロオプティクス素子で構成されています。個別の素子はシームレスに統合されています。2PP技術により、所望のカスタム光学パラメータに応じてフォトニック構造設計を簡単に適応させられます。このような複合フォトニック構造のラピッドプロトタイピングにより、特定のアプリケーションに必要な設計変更を行う際の高速での設計反復サイクルが可能になります。2PPベース3Dプリンティングの柔軟性が、内視鏡（光コヒーレンストモグラフィなど）、ファイバーベース光トラップ、マイクロマニピュレーションに使用できるカスタムベッセルビームを実現します。
ベッセルビーム生成のためのファイバーベースフォトニック構造は、ファイバーの光軸に精密にアライメントされたマイクロオプティクス素子をプリントする必要があります。新世代のQuantum X alignシステムは、このタスクを他のあらゆる2PPベース3Dプリンタよりも速く・簡単に・高精度・高形状精度で実行できます。Quantum X alignには最先端のプラットフォームに基づき、プリントされた構造の高精度配置のためのAligned 2-Photon Lithography（A2PL®）が搭載されています。最適化されたハードウェアとソフトウェアにより、サブミクロン精度で光ファイバー上に複雑な3Dマイクロオプティクス素子をプリントできます。
ファイバーベース・ベッセルビームジェネレータの製作と性能についてさらに詳しく知りたい方は、こちらのオープンアクセス論文をご覧ください：3D-printed fiber-based zeroth- and high-order Bessel beam generator
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