Un extenseur de faisceau optique (également appelé collimateur ou collimateur ascendant) est un système optique à deux éléments ou plus qui modifie les caractéristiques de divergence et la taille du faisceau. Ils prennent un faisceau de lumière et en élargissent la taille. Ils sont également utilisés pour réduire le diamètre du faisceau, ce qui peut être utile lors de l'utilisation de modulateurs acousto- ou électro-optiques. Ils sont généralement utilisés dans les systèmes avec un long trajet de faisceau pour maintenir le faisceau collimaté ou pour faire varier la taille du point de focalisation pour une lentille donnée.
Un expanseur de faisceau laser fonctionne de telle manière que le faisceau d'entrée est élargi à un diamètre plus grand. Les concepts découlent des principes fondamentaux de la conception télescopique. Lorsqu'un faisceau laser collimaté est introduit d'un côté de l'expanseur de faisceau, un faisceau collimaté est émis de l'extrémité opposée. Les rayons de l'espace objet et de l'espace image convergent à l'infini. Cette caractéristique définit un expanseur de faisceau comme un système afocal.
Il existe deux types d'expanseurs de faisceau afocal, nommés d'après leurs précédents historiques. Un expanseur de faisceau galiléen se compose d'une lentille divergente et d'une lentille convergente. Les lentilles sont séparées par la somme de leurs points focaux, sauf que la lentille divergente a une distance focale négative. Un faisceau d'entrée dans la lentille divergente se propage vers la lentille convergente sans atteindre un point focal intermédiaire. Un expanseur de faisceau képlérien possède deux lentilles convergentes, séparées par la somme de leurs distances focales. Un faisceau d'entrée collimaté converge vers un point focal entre les deux lentilles, puis diverge vers la lentille de sortie.
Les systèmes laser sont devenus monnaie courante dans les applications de tous les secteurs, du traitement médical au traitement des matériaux. L'expansion ou la réduction du faisceau est une exigence d'application courante dans la plupart des laboratoires utilisant des lasers ou des sources lumineuses et des optiques. Un expanseur de faisceau laser est souvent un élément crucial dans le succès des systèmes individuels. Pour les sources de forte puissance, l'ajout d'un expanseur de faisceau peut fournir une réduction contrôlée de la densité de puissance. La réduction de la divergence peut aider à l'alignement et réduire la taille du spot au point de focalisation final du faisceau. La réduction de la divergence pour contrôler la collimation profite également aux applications laser exigeantes, en particulier dans les systèmes à longue distance de trajet. Des expanseurs de faisceau laser variables peuvent être nécessaires pour compenser les variations de taille du faisceau de la source laser d'une unité à l'autre.
Un extenseur de faisceau à prismes multiples est un grossissement de faisceau unique qui élargit un faisceau lumineux sans le focaliser et avec l'option supplémentaire d'achromaticité. Un extenseur de faisceau à prismes multiples déploie généralement deux à cinq prismes pour produire des facteurs d'expansion de faisceau unidimensionnels importants.