1. Brève introduction de l'extenseur de faisceau
Un expanseur de faisceau lumineux ou laser est un instrument scientifique qui peut élargir le faisceau d'entrée d'une lumière parallèle ou d'un laser en un faisceau de sortie plus grand. En termes d'utilisation, l'instrument est similaire à un télescope et produit des rayons télescopiques linéaires ou des rayons prismatiques, tels que des rayons qui peuvent être vus lorsque la lumière se réfléchit sur la face cristalline d'un cristal. Les expanseurs de faisceau laser sont utilisés dans près de dix applications scientifiques en physique laser et leurs rayons de sortie pour la mesure, comme le micro-usinage laser, le découpage de cellules solaires, la télédétection et les expériences scientifiques dans de nombreux autres domaines. Sans affecter la chromaticité, leurs grossissements de faisceau évitent volontairement la focalisation, permettant des plus petites applications (comme les microscopes) aux plus grandes mesures astronomiques. Développés par des systèmes optiques de télescope matures, ils ont une transmittance élevée et une faible distorsion.
La plupart des fonctions disponibles dans les extenseurs de faisceau laser sont adaptées aux ouvertures d'entrée standard et peuvent conserver des faisceaux précis quelle que soit la longueur d'onde. Les extenseurs de faisceau laser peuvent traiter la lumière du spectre ultraviolet, traverser toutes les régions visibles et entrer dans la région infrarouge, et peuvent réduire la longueur du télescope. Ils sont conçus pour des configurations de sortie variables et fixes avec des commandes de réglage de la colonne.
Pour certains contextes, les télescopes optiques sont résistants au feu ou réfléchissants. Les télescopes réfracteurs réfractent la lumière à travers des lentilles qui courbent ou réfractent la lumière, tandis que les télescopes réfléchissants utilisent de grandes lentilles optiques pour réfléchir la lumière. L'expanseur de faisceau laser est essentiellement un télescope, et son principe est que la divergence du faisceau et le rapport d'expansion du faisceau ont le même facteur. L'expanseur de faisceau de faible puissance est basé sur la conception du télescope Galileo, avec des groupes de lentilles à entrée négative et à sortie positive. Cependant, il existe également des conceptions de télescopes Kepler, qui ont une lentille de focalisation à sténopé au milieu et deux lentilles positives, qui sont très longues et évolutives.
L'emplacement de la lentille d'image et de l'objectif produit par la conception des expanseurs de faisceau laser est opposé à celui du télescope Kepler. Le faisceau cylindrique d'entrée est focalisé sur un point entre les lentilles, où la chaleur laser s'accumule et chauffe l'air, provoquant une distorsion du front d'onde. Par conséquent, la conception Galileo est généralement préférée pour éviter la distorsion. Étant donné que l'expanseur de faisceau laser amplifiera l'entrée laser avec la puissance d'expansion définie, il réduira la divergence du faisceau sur la sortie avec la même puissance, et à une plus grande distance, le faisceau cylindrique sera plus petit.
2. La conception de l'extenseur de faisceau
La conception optique hybride hors cavité de l'expanseur de faisceau utilise une lentille convexe, similaire à celle de l'expanseur de faisceau standard. Sa forme est similaire à la courbure de l'œil humain, ce qui produit un effet de prisme multiple. Ces faisceaux élargis peuvent être émis sur une longue distance, mais lorsqu'ils sont observés sous un angle, ils semblent très fins. Ces éclairages linéaires sont utilisés dans les procédures interférométriques pour les mesures de métrologie optique et technique. Ils sont également utilisés en physique nucléaire, des particules et des plasmas.