Un extenseur de faisceau lumineux ou laser est un instrument scientifique qui permet à une lumière parallèle ou à des rayons laser d’étendre un faisceau d’entrée pour devenir un faisceau de sortie plus large. L’instrument est utilisé d’une manière similaire à l’utilisation d’un télescope et produit des rayons télescopiques en ligne droite ou des rayons prismatiques, tels que les rayons que l’on peut voir lorsque la lumière est réfléchie par les facettes d’un cristal. Les extenseurs de faisceaux sont utilisés en physique laser et dans près d’une douzaine d’applications scientifiques qui utilisent leurs rayons de sortie pour des mesures, telles que le micro-usinage laser, le découpage de cellules solaires, la télédétection et d’autres expérimentations scientifiques dans plusieurs domaines. Leur grossissement de faisceau, sans affecter la chromatique et évitant volontairement la mise au point, permet des applications de la plus petite, comme dans les microscopes, à la plus grande des mesures d’astronomie. Développés à partir d’optiques de télescope établies, ils ont une transmission élevée et une faible distorsion.
Les fonctionnalités disponibles dans la plupart des extenseurs de faisceau sont destinées aux ouvertures d’entrée standard et peuvent préserver des colonnes de lumière précises quelle que soit la longueur d’onde. Les extenseurs peuvent gérer la lumière du spectre ultraviolet à travers toutes les régions visibles et dans les régions infrarouges, et ils peuvent réduire la longueur nécessaire dans un télescope. Ils sont conçus pour les configurations de sortie variable et fixe avec des commandes de réglage de colonne.
Pour un peu d’arrière-plan, les télescopes optiques sont soit réfractaires, soit réfléchissants. Les télescopes à réfraction réfractent la lumière au moyen de lentilles qui courbent ou réfractent la lumière, tandis que les télescopes à réflexion utilisent de grands miroirs optiques pour réfléchir la lumière. Un extenseur de faisceau est essentiellement un télescope dont le principe est que les rapports de divergence et d’expansion du faisceau sont du même facteur. Les extenseurs de faisceau de faible puissance sont construits sur la conception du télescope Galileo avec un ensemble de lentilles d’entrée négative et de sortie positive. Cependant, il existe des modèles de télescopes Kepler qui ont une lentille de focalisation intermédiaire à trou d’épingle et deux lentilles positives qui sont des extenseurs de faisceau très longs et télescopiques.
Les conceptions d’extenseurs de faisceau laser produisent des emplacements de lentilles d’image et d’objectifs qui sont à l’opposé de leur emplacement dans un télescope Kepler. Le faisceau en colonne d’entrée est focalisé sur un point entre les lentilles où la chaleur laser s’accumule et chauffe l’air, ce qui entraîne des distorsions du front d’onde. Par conséquent, la conception galiléenne est souvent préférée pour éviter les distorsions. Comme un extenseur de faisceau laser agrandira l’entrée laser d’une puissance d’expansion définie, il diminuera la divergence du faisceau en sortie de la même puissance, et à une grande distance, le faisceau en colonnes sera plus petit.
Ce que l’on appelle les conceptions optiques hybrides extra-cavité dans les extenseurs de faisceau succèdent à l’extenseur de faisceau standard avec une lentille convexe, en forme de courbure d’un œil humain, qui produit un effet prismatique multiple. Ces faisceaux étendus peuvent être diffusés sur de très longues distances et semblent pourtant très minces lorsqu’ils sont vus sous un angle. Ces éclairages linéaires sont utilisés dans les procédures d’interférométrie pour effectuer des mesures en métrologie optique et technique, et sont également utilisés en physique nucléaire, des particules et des plasmas.