1. Коротке знайомство з розширювачем променя
Розширювач світлового або лазерного променя — це науковий інструмент, який може розширювати вхідний промінь паралельного світла або лазера на більший вихідний промінь. З точки зору використання, інструмент схожий на телескоп і виробляє лінійні телескопічні промені або призматичні промені, наприклад промені, які можна побачити, коли світло відбивається від кристалічної поверхні кристала. Розширювачі лазерного променя використовуються майже в десяти наукових застосуваннях у лазерній фізиці та їхніх вихідних променях для вимірювання, таких як лазерна мікрообробка, розрізання сонячних елементів, дистанційне зондування та наукові експерименти в багатьох інших областях. Не впливаючи на кольоровість, їх збільшення променя навмисно уникає фокусування, що дозволяє використовувати найменші програми (наприклад, мікроскопи) для найбільших астрономічних вимірювань. Розроблені зрілими оптичними системами телескопів, вони мають високий коефіцієнт пропускання та низькі спотворення.
Більшість функцій, доступних у розширювачах лазерного променя, підходять для стандартних вхідних отворів і можуть зберігати точні промені незалежно від довжини хвилі. Розширювачі лазерного променя можуть обробляти світло ультрафіолетового спектру, проходити через усі видимі області та входити в інфрачервону область, а також можуть зменшувати довжину телескопа. Вони розроблені для змінних і фіксованих вихідних конфігурацій з елементами керування налаштуванням стовпців.
Для деяких фонів оптичні телескопи є вогнестійкими або відбиваючими. Рефракторні телескопи заломлюють світло через лінзи, які згинають або заломлюють світло, тоді як рефракторні телескопи використовують великі оптичні лінзи для відбивання світла. Розширювач лазерного променя, по суті, є телескопом, і його принцип полягає в тому, що розбіжність променя та коефіцієнт розширення променя мають однаковий коефіцієнт. Розширювач променя меншої потужності базується на конструкції телескопа Галілея з групами лінз негативного входу та позитивного виходу. Однак існують також конструкції телескопів Kepler, які мають фокусуючу лінзу-обскуру посередині та дві позитивні лінзи, які є дуже довгими та масштабованими.
Розташування лінзи зображення та лінзи об'єктива, створені конструкцією розширювачів лазерного променя, протилежне такому в телескопі Кеплера. Вхідний циліндричний промінь фокусується в точці між лінзами, де лазерне тепло накопичується та нагріває повітря, викликаючи спотворення хвильового фронту. Тому для запобігання викривленням зазвичай віддають перевагу дизайну Galileo. Оскільки розширювач лазерного променя посилить вхідний сигнал лазера з заданою потужністю розширення, він зменшить розбіжність променя на виході з тією ж потужністю, а на більшій відстані циліндричний промінь буде меншим.
2. Конструкція балочного розширювача
У так званій гібридній позарезонаторній оптичній конструкції в розширювачі променя використовується опукла лінза після стандартного розширювача променя. Його форма схожа на кривизну людського ока, що призводить до ефекту множинної призми. Ці розширені промені можуть випромінюватися на велику відстань, але якщо дивитися під кутом, вони виглядають дуже тонкими. Ці лінії освітлення використовуються в інтерферометричних процедурах для оптичних та інженерних метрологічних вимірювань. Вони також використовуються в ядерній фізиці, фізиці елементарних частинок і фізиці плазми.