Qu'est-ce qu'un expandeur de faisceau?
Un expandeur de lumière ou de faisceau laser est un instrument scientifique qui permet à une lumière parallèle ou à des rayons laser d’étendre un faisceau d’entrée pour devenir un faisceau de sortie plus important. L’instrument est utilisé de la même manière qu’un télescope et produit des rayons télescopiques en ligne droite ou des rayons prismatiques, tels que les rayons visibles lorsque la lumière est réfléchie par les facettes d’un cristal. Les extenseurs de faisceau sont utilisés en physique du laser et dans près d’une douzaine d’applications scientifiques utilisant leurs rayons de sortie pour des mesures telles que le micro-usinage au laser, le découpage en tranches de cellules solaires, la télédétection et d’autres expériences scientifiques dans plusieurs domaines. Leur grossissement du faisceau, sans affecter les chromatiques et en évitant délibérément la focalisation, permet des applications du plus petit, comme dans les microscopes, au plus grand des mesures astronomiques. Développés à partir d'optiques de télescope établies, ils ont une transmission élevée et une distorsion faible.
Les fonctions disponibles dans la plupart des extenseurs de faisceau sont destinées aux ouvertures d’entrée standard et peuvent conserver des colonnes de lumière précises quelle que soit la longueur d’onde. Les expandeurs peuvent gérer la lumière du spectre ultraviolet à travers toutes les régions visibles et dans les régions infrarouges, et ils peuvent réduire la longueur nécessaire dans un télescope. Ils sont conçus pour des configurations de sortie variables et fixes avec des commandes de réglage de colonne.
Pour un peu de fond, les télescopes optiques sont réfractaires ou réfléchissants. Les télescopes de réfraction réfractent la lumière au moyen de lentilles qui courbent ou réfractent la lumière, tandis que les télescopes à réflecteur utilisent de grands miroirs optiques pour réfléchir la lumière. Un expandeur de faisceau est essentiellement un télescope dont le principe est que les rapports de divergence et de dilatation du faisceau sont du même facteur. Les extenseurs de faisceau de puissance inférieure sont construits sur la conception du télescope Galileo avec une entrée négative et un ensemble de lentilles à sortie positive. Il existe cependant des conceptions de télescopes Kepler qui ont une lentille de focalisation intermédiaire, une lentille de focalisation et deux lentilles positives qui sont de très longues extensions télescopiques.
Les conceptions des expandeurs de faisceaux laser permettent de placer des lentilles d’image et des objectifs à l’inverse de leur placement dans un télescope Kepler. Le faisceau en colonnes d'entrée est focalisé sur un point situé entre les lentilles, où la chaleur du laser s'accumule et réchauffe l'air, ce qui provoque des distorsions du front d'onde. Par conséquent, la conception galiléenne est souvent préférée pour éviter les distorsions. Dans la mesure où un expandeur de faisceau laser amplifie l'entrée du laser d'une puissance de détente définie, il diminue la divergence du faisceau en sortie de la même puissance et, à une grande distance, le faisceau en colonnes est plus petit.
Les conceptions optiques hybrides extra-cavités dans les extenseurs de faisceau suivent l’extenseur de faisceau standard avec une lentille convexe, en forme de courbure d’œil humain, qui produit un effet prismatique multiple. Ces faisceaux étendus peuvent être rayonnés sur de très longues distances tout en apparaissant très minces sous un angle. Ces illuminations de lignes sont utilisées dans les procédures interférométriques pour effectuer des mesures en métrologie optique et en ingénierie, ainsi que dans les domaines de la physique nucléaire, des particules et des plasmas.