Un espansore di raggio laser o luce è uno strumento scientifico che consente a raggi laser o di luce paralleli di espandere un raggio di ingresso per diventare un raggio di uscita più grande. Lo strumento viene utilizzato in modo simile all’utilizzo di un telescopio e produce raggi telescopici in linea retta o raggi prismatici, come i raggi che si possono vedere quando la luce viene riflessa dalle sfaccettature di un cristallo. Gli espansori del raggio sono utilizzati nella fisica del laser e in quasi una dozzina di applicazioni scientifiche che utilizzano i loro raggi di uscita per misurazioni, come la microlavorazione laser, il taglio di celle solari, il telerilevamento e altre sperimentazioni scientifiche in diversi campi. Il loro ingrandimento del fascio, senza intaccare la cromatica ed evitando volutamente la messa a fuoco, consente applicazioni dalle più piccole, come nei microscopi, alle più grandi misure astronomiche. Sviluppati da ottiche telescopi consolidate, hanno un’elevata trasmissione e una bassa distorsione.
Le funzioni disponibili nella maggior parte degli espansori di fascio sono per aperture di ingresso standard e possono preservare colonne di luce precise indipendentemente dalla lunghezza d’onda. Gli espansori possono gestire la luce dallo spettro ultravioletto attraverso tutte le regioni visibili e nelle regioni infrarosse e possono ridurre la quantità di lunghezza necessaria in un telescopio. Sono progettati per configurazioni di uscita sia variabile che fissa con controlli di regolazione della colonna.
Per un po ‘di sfondo, i telescopi ottici sono refrattari o riflettenti. I telescopi rifrattori rifrangono la luce mediante lenti che piegano o rifrangono la luce, mentre i telescopi riflettori utilizzano grandi specchi ottici per riflettere la luce. Un espansore del raggio è essenzialmente un telescopio con il principio che la divergenza del raggio e i rapporti di espansione del raggio sono dello stesso fattore. Gli espansori del raggio di potenza inferiore sono costruiti sul design del telescopio Galileo con un set di lenti con ingresso negativo e uscita positiva. Sono disponibili modelli di telescopi Kepler, tuttavia, che hanno una lente intermedia, a foro stenopeico, di messa a fuoco e due lenti positive che sono molto lunghe, telescopiche, espansioni del raggio.
I progetti per gli espansori del raggio laser producono posizionamenti di lenti per immagini e lenti dell’obiettivo che sono l’opposto del loro posizionamento all’interno di un telescopio Kepler. Il raggio colonnato in ingresso è focalizzato su un punto tra le lenti dove il calore del laser si accumula e riscalda l’aria portando a distorsioni del fronte d’onda, pertanto, il design galileiano è spesso preferito per prevenire la distorsione. Poiché un espansore del raggio laser ingrandirà l’ingresso del laser di una potenza di espansione impostata, ridurrà la divergenza del raggio in uscita della stessa potenza e, a grande distanza, il raggio a colonne sarà più piccolo.
I cosiddetti progetti ottici ibridi extra-cavità negli espansori a fascio seguono l’espansore a fascio standard con una lente convessa, a forma di curvatura di un occhio umano, che produce un effetto prismatico multiplo. Questi raggi espansi possono essere irradiati a distanze molto lunghe e tuttavia appaiono molto sottili se visti da un angolo. Queste illuminazioni di linea vengono utilizzate nelle procedure di interferometria per effettuare misurazioni nella metrologia ottica e ingegneristica e vengono utilizzate anche nella fisica nucleare, delle particelle e del plasma.