1. Scurtă introducere a expansorului fasciculului
Un expansor de lumină sau laser este un instrument științific care poate extinde fasciculul de intrare de lumină paralelă sau laser într-un fascicul de ieșire mai mare. În ceea ce privește utilizarea, instrumentul este similar cu un telescop și produce raze telescopice liniare sau raze prisme, cum ar fi raze care pot fi văzute atunci când lumina se reflectă pe fața cristalului unui cristal. Expansoarele de fascicul laser sunt utilizate în aproape zece aplicații științifice în fizica laserului și razele lor de ieșire pentru măsurare, cum ar fi microprelucrarea cu laser, tăierea celulelor solare, teledetecția și experimente științifice în multe alte domenii. Fără a afecta cromaticitatea, mărirea fasciculului lor evită în mod intenționat focalizarea, permițând cele mai mici aplicații (cum ar fi microscoape) la cele mai mari măsurători astronomice. Dezvoltate de sisteme optice mature ale telescopului, au o transmisie mare și o distorsiune scăzută.
Majoritatea funcțiilor disponibile în expansoarele de fascicul laser sunt potrivite pentru deschiderile de intrare standard și pot reține fascicule precise, indiferent de lungimea de undă. Expansoarele de fascicul laser pot procesa lumina din spectrul ultraviolet, pot trece prin toate regiunile vizibile și pot intra în regiunea infraroșu și pot reduce lungimea telescopului. Sunt proiectate pentru configurații de ieșire variabile și fixe cu controale de ajustare a coloanei.
Pentru unele fundaluri, telescoapele optice sunt rezistente la foc sau reflectorizante. Telescoapele cu refracție refractează lumina prin lentile care îndoaie sau refractează lumina, în timp ce telescoapele reflectorizante folosesc lentile optice mari pentru a reflecta lumina. Expansorul fasciculului laser este în esență un telescop, iar principiul său este că divergența fasciculului și raportul de extindere a fasciculului au același factor. Expansorul fasciculului de putere inferioară se bazează pe designul telescopului Galileo, cu grupuri de lentile de intrare negativă și de ieșire pozitivă. Cu toate acestea, există și modele de telescop Kepler, care au o lentilă de focalizare pinhole în mijloc și două lentile pozitive, care sunt foarte lungi și scalabile.
Locul lentilei de imagine și al obiectivului produs de proiectarea expansoarelor de fascicul laser este opus celui din telescopul Kepler. Fasciculul cilindric de intrare este focalizat într-un punct dintre lentile, unde căldura laserului se acumulează și încălzește aerul, provocând distorsiunea frontului de undă. Prin urmare, designul Galileo este de obicei preferat pentru a preveni distorsiunile. Deoarece expansorul fasciculului laser va amplifica intrarea laser cu puterea de expansiune setată, va reduce divergența fasciculului pe ieșire cu aceeași putere, iar la o distanță mai mare, fasciculul cilindric va fi mai mic.
2. Designul expandatorului fasciculului
Așa-numitul design optic hibrid în afara cavității în expandorul de fascicul folosește o lentilă convexă după expandorul standard de fascicul. Forma sa este similară cu curbura ochiului uman, rezultând un efect de prismă multiplă. Aceste fascicule extinse pot fi emise pe o distanță lungă, dar când sunt privite dintr-un unghi, par foarte subțiri. Aceste lumini de linie sunt utilizate în procedurile interferometrice pentru măsurători optice și de metrologie de inginerie. Ele sunt, de asemenea, utilizate în fizica nucleară, a particulelor și a plasmei.