Un expansor de rayo láser o de luz es un instrumento científico que permite que un rayo de entrada de luz o rayos láser paralelos se expanda para convertirse en un rayo de salida más grande. El instrumento se usa de manera similar a usar un telescopio y produce rayos telescópicos en línea recta o rayos prismáticos, como los rayos que se pueden ver cuando la luz se refleja en las facetas de un cristal. Los expansores de haz se utilizan en la física del láser y en casi una docena de aplicaciones científicas que utilizan sus rayos de salida para realizar mediciones, como el micromecanizado láser, el corte de células solares, la teledetección y otros experimentos científicos en varios campos. Su aumento de haz, sin afectar la cromática y evitando deliberadamente el enfoque, permite aplicaciones desde las más pequeñas, como en microscopios, hasta las más grandes de las mediciones astronómicas. Desarrollados a partir de ópticas telescópicas establecidas, tienen alta transmisión y baja distorsión.
Las funciones disponibles en la mayoría de los expansores de haz son para aberturas de entrada estándar y pueden preservar columnas de luz precisas independientemente de la longitud de onda. Los expansores pueden manejar la luz del espectro ultravioleta a través de todas las regiones visibles y en las regiones infrarrojas, y pueden reducir la longitud necesaria en un telescopio. Están diseñados para configuraciones de salida fija y variable con controles de ajuste de columna.
Para un poco de fondo, los telescopios ópticos son refractarios o reflectantes. Los telescopios refractores refractan la luz por medio de lentes que doblan o refractan la luz, mientras que los telescopios reflectores utilizan grandes espejos ópticos para reflejar la luz. Un expansor de haz es esencialmente un telescopio con el principio de que las relaciones de divergencia y expansión del haz son del mismo factor. Los expansores de haz de menor potencia se basan en el diseño del telescopio Galileo con un juego de lentes de entrada negativa y salida positiva. Sin embargo, hay diseños de telescopios Kepler disponibles que tienen una lente de enfoque intermedia, de orificio, y dos lentes positivas que son expansores de haz telescópicos muy largos.
Los diseños de expansores de rayo láser producen colocaciones de lentes de imagen y lentes de objetivo que son opuestas a su colocación dentro de un telescopio Kepler. El rayo de entrada en columna se enfoca en un punto entre las lentes donde se acumula el calor del láser y calienta el aire provocando distorsiones del frente de onda; por lo tanto, a menudo se prefiere el diseño galileano para evitar la distorsión. Como un expansor de rayo láser aumentará la entrada del láser con una potencia de expansión establecida, disminuirá la divergencia del rayo en la salida con la misma potencia y, a una gran distancia, el rayo en columna será más pequeño.
Los denominados diseños ópticos híbridos extracavitarios en los expansores de haz siguen al expansor de haz estándar con una lente convexa, con la forma de la curvatura de un ojo humano, que produce un efecto prismático múltiple. Estos haces expandidos se pueden transmitir a distancias muy largas y, sin embargo, parecen muy delgados cuando se ven desde un ángulo. Estas iluminaciones de línea se utilizan en procedimientos de interferometría para realizar mediciones en metrología óptica y de ingeniería, y también se utilizan en física nuclear, de partículas y de plasma.