Расширители луча — это оптические устройства, которые принимают коллимированный луч света и расширяют его ширину (или, наоборот, уменьшают его ширину).
В лазерной физике они используются как внутрирезонаторные, так и внерезонаторные элементы. Они могут быть телескопическими или призматическими. Обычно призматические расширители луча используют несколько призм и известны как расширители луча с несколькими призмами.
К телескопическим расширителям луча относятся преломляющие и отражательные телескопы . [1] Обычно используемый телескоп-рефрактор — это телескоп Галилея , который может функционировать как простой расширитель луча для коллимированного света. Основное преимущество конструкции Галилея состоит в том, что она никогда не фокусирует коллимированный луч в точку, поэтому эффектов, связанных с высокой плотностью мощности, таких как пробой диэлектрика , легче избежать, чем с фокусирующими конструкциями, такими как телескоп Кеплера . При использовании в качестве внутрирезонаторных расширителей луча в лазерных резонаторах эти телескопы обеспечивают двумерное расширение луча в диапазоне 20–50. [1]
В перестраиваемых лазерных резонаторах внутрирезонаторное расширение луча обычно освещает всю ширину дифракционной решетки . [2] Таким образом, расширение луча уменьшает его расходимость и позволяет излучать линии очень узкой ширины [3] , что является желательной особенностью для многих аналитических приложений, включая лазерную спектроскопию. [4] [5]
В многопризменных расширителях луча обычно используются от двух до пяти призм, что обеспечивает большие коэффициенты одномерного расширения луча. В литературе описаны конструкции, применимые к перестраиваемым лазерам с коэффициентом расширения луча до 200. [3] Первоначально конфигурации с несколькими призмами применялись в лазерах на жидком красителе с узкой шириной линии [1] [7] , но со временем были также приняты в конструкциях газовых, твердотельных и диодных лазеров. [3] Обобщенное математическое описание многопризменных расширителей луча, введенное Дуарте , [8] известно как теория многопризменной дисперсии . [1] [3]
Расширители и массивы лучей с несколькими призмами также можно описать с помощью матриц переноса лучей . [9] Теория многопризменной дисперсии также доступна в матричной форме 4 × 4. [3] [10] Эти матричные уравнения применимы либо к призменным импульсным компрессорам , либо к многопризменным расширителям луча. [3]
Гибридные преобразователи луча с дополнительным резонатором: с помощью телескопического расширителя луча, затем выпуклой линзы, а затем многопризменного расширителя луча, лазерный луч (с круглым поперечным сечением) можно преобразовать в чрезвычайно вытянутый луч в плоскости распространение, при этом чрезвычайно тонкое в ортогональной плоскости. [3] [11] Полученное плоское освещение с почти одномерным (или линейным) поперечным сечением устраняет необходимость поточечного сканирования и стало важным для таких приложений, как N-щелевая интерферометрия , микроденситометрия и микроскопия . Этот тип освещения также может быть известен в литературе как световое листовое освещение или избирательное плоскостное освещение.