Strahlaufweiterwird auch Kollimationslinse genannt. Der am häufigsten verwendete Strahlaufweiter ist ein Galileo-Teleskopsystem, das normalerweise aus einer negativen und einer positiven Linse besteht, wobei die beiden Linsen konfokal sind. Diese Art von Strahlaufweiter hat die Vorteile einer einfachen Struktur, niedriger Kosten und eines geringen Volumens und wird häufig bei der Lasermarkierung verwendet.
Normalerweise betrachten wir den Divergenzparameter des Strahls als Charakteristik des perfekten Gaußschen Laserstrahls. Divergenz bedeutet, dass sich Lichtwellen während ihrer räumlichen Ausbreitung in einem bestimmten Winkel ausbreiten. Sogar bei vollkommen normalem Licht kommt es aufgrund des Beugungseffekts zu einer gewissen Strahldivergenz. Beugung ist die Beugungswirkung von Licht, wenn es von undurchsichtigen Objekten wie Klingen abgeschnitten wird. Die Ausbreitung wird durch die sekundäre Wellenfront erzeugt, die an der Schnittkante emittiert wird. Diese sekundären Wellen und Hauptwellen interferieren miteinander und bilden irgendwann komplexe Beugungsmuster.
Der häufigste Typ von Galileo-Strahlaufweitern stammt vom Galileo-Teleskop und umfasst normalerweise eine konkave Eingangslinse und eine konvexe Ausgangslinse. Der Eingangsspiegel überträgt einen Strahl mit virtueller Brennweite zum Ausgangsspiegel. Allgemeine Strahlaufweiter mit geringer Vergrößerung werden aufgrund ihrer Einfachheit, geringen Größe und niedrigen Kosten nach diesem Prinzip hergestellt. Im Allgemeinen wird ein möglichst geringer sphärischer Phasenunterschied, eine geringe Wellenfrontverformung und Achromatismus entwickelt. Seine Einschränkung besteht darin, dass er keine räumliche Filterung oder Strahlaufweitung mit großer Vergrößerung ermöglicht.
Kepler-StrahlaufweiterTeleskope werden im Allgemeinen verwendet, wenn eine räumliche Filterung oder eine Strahlaufweitung mit großer Vergrößerung erforderlich ist. Kepler-Teleskope haben normalerweise eine konvexe Linse als Eingangslinse, die den durch die tatsächliche Brennweite fokussierten Strahl an das Ausgangselement sendet. Darüber hinaus kann eine räumliche Filterung realisiert werden, indem im Fokus der ersten Linse ein kleines Loch angebracht wird.
DerLaserstrahlaufweiterhat zwei Hauptanwendungen: Zum einen wird der Durchmesser des Laserstrahls erweitert; zum anderen wird der Divergenzwinkel des Laserstrahls verringert. Daher wird es für Fernbeleuchtung oder -projektion sowie für Fokussierungssysteme verwendet. Der Divergenzwinkel eines erweiterten Strahls ist umgekehrt proportional zum Erweiterungsverhältnis. Im Vergleich zu einem Strahl ohne Strahlerweiterung kann der Strahl nach der Strahlerweiterung kleiner fokussiert werden. Die Vergrößerung des Kollimators zur Laserstrahlerweiterung ist die Vergrößerung des Strahldurchmessers. Das Produkt aus Punktgröße und Divergenzwinkel des vom Laser ausgegebenen Laserstrahls ist eine optische Invariante, die ungefähr einem bestimmten Wert entspricht. Wenn der Taillenradius um das x-fache erweitert wird, wird der Divergenzwinkel auf 1/X des Originals komprimiert, und der komprimierte Divergenzwinkel ist tatsächlich die Kollimation des Lasers. Die Strahlqualität ist das Produkt aus Taillenradius und Divergenzwinkel. Wenn der Divergenzwinkel komprimiert wird, vergrößert sich die Punktgröße mit zunehmendem Taillenradius. Der Lasermarkierer wird häufig in Kombination mit einer Flachfeldfokussierungslinse verwendet.