1. Kort introduktion av strålexpanderare
En ljus- eller laserstråleexpanderare är ett vetenskapligt instrument som kan expandera ingångsstrålen av parallellt ljus eller laser till en större utgångsstråle. När det gäller användning liknar instrumentet ett teleskop och producerar linjära teleskopiska strålar eller prismastrålar, såsom strålar som kan ses när ljus reflekteras från kristallytan på en kristall. Laserstråleexpanderare används i nästan tio vetenskapliga tillämpningar inom laserfysik och deras utgående strålar för mätning, såsom lasermikrobearbetning, solcellsskärning, fjärranalys och vetenskapliga experiment inom många andra områden. Utan att påverka kromaticiteten undviker deras strålförstoringar medvetet fokusering, vilket möjliggör de minsta tillämpningarna (som mikroskop) till de största astronomiska mätningarna. De är utvecklade av mogna optiska teleskopsystem och har hög transmittans och låg distorsion.
De flesta funktioner som finns tillgängliga i laserstråleexpanderar är lämpliga för vanliga ingångsöppningar och kan behålla exakta strålar oavsett våglängd. Laserstråleexpandarna kan bearbeta ljus från det ultravioletta spektrumet, passera genom alla synliga områden och komma in i det infraröda området, och kan minska längden på teleskopet. De är konstruerade för variabel och fast utgångskonfiguration med kolumnjusteringskontroller.
För vissa bakgrunder är optiska teleskop brandsäkra eller reflekterande. Brytande teleskop bryter ljus genom linser som böjer eller bryter ljus, medan reflekterande teleskop använder stora optiska linser för att reflektera ljus. Laserstråleexpandern är i huvudsak ett teleskop, och dess princip är att stråldivergensen och strålexpansionsförhållandet har samma faktor. Den lägre effektstråleexpandern är baserad på Galileo-teleskopdesignen, med linsgrupper med negativ ingång och positiv utgång. Men det finns också Kepler-teleskopdesigner, som har en lins med nålhålsfokusering i mitten och två positiva linser, som är mycket långa och skalbara.
Platsen för bildlinsen och objektivlinsen som produceras av laserstråleexpandarnas konstruktion är motsatt den i Kepler-teleskopet. Den ingående cylindriska strålen fokuseras till en punkt mellan linserna, där laservärmen ackumuleras och värmer luften, vilket orsakar vågfrontsdistorsion. Därför är Galileos design vanligtvis att föredra för att förhindra distorsion. Eftersom laserstråleexpandern kommer att förstärka laseringången med den inställda expansionseffekten, kommer den att minska strålens divergens på utgången med samma effekt, och på ett större avstånd kommer den cylindriska strålen att bli mindre.
2. Utformningen av strålexpander
Den så kallade hybrid-out-of-cavity optiska designen i strålexpandern använder en konvex lins efter standardstråleexpandern. Dess form liknar krökningen av det mänskliga ögat, vilket resulterar i en multipel prismaeffekt. Dessa expanderade strålar kan sändas ut på långa avstånd, men när de ses från en vinkel, verkar de mycket tunna. Dessa linjebelysningar används i interferometriska procedurer för optiska och tekniska metrologimätningar. De används också inom kärn-, partikel- och plasmafysik.