Ein optischer Strahlaufweiter (auch Kollimator oder Aufwärtskollimator genannt) ist ein optisches System mit zwei oder mehr Elementen, das die Divergenzeigenschaften und die Größe des Strahls ändert. Sie nehmen einen Lichtstrahl und weiten seine Größe aus. Sie werden auch verwendet, um den Strahldurchmesser zu verringern, was bei der Verwendung von akusto- oder elektrooptischen Modulatoren nützlich sein kann. Sie werden typischerweise in Systemen mit einem langen Strahlengang verwendet, um den Strahl kollimiert zu halten oder die Fokuspunktgröße für eine bestimmte Linse zu variieren.
Ein Laserstrahlaufweiter funktioniert so, dass der Eingangsstrahl auf einen größeren Durchmesser aufgeweitet wird. Die Konzepte leiten sich aus den Grundprinzipien des Teleskopdesigns ab. Wenn ein kollimierter Laserstrahl auf einer Seite des Strahlaufweiters eintrifft, wird am gegenüberliegenden Ende ein kollimierter Strahl ausgegeben. Die Strahlen des Objektraums und des Bildraums laufen im Unendlichen zusammen. Diese Eigenschaft definiert einen Strahlaufweiter als afokales System.
Es gibt zwei Arten von afokalen Strahlaufweitern, die nach ihren historischen Vorgängern benannt sind. Ein Galilei-Strahlaufweiter besteht aus einer Zerstreuungslinse und einer Sammellinse. Die Linsen sind durch die Summe ihrer Brennpunkte voneinander getrennt, mit der Ausnahme, dass die Zerstreuungslinse eine negative Brennweite hat. Ein in die Zerstreuungslinse eintretender Strahl breitet sich zur Sammellinse aus, ohne einen Zwischenbrennpunkt zu erreichen. Ein Kepler-Strahlaufweiter hat zwei Sammellinsen, die durch die Summe ihrer Brennweiten voneinander getrennt sind. Ein kollimierter Eingangsstrahl konvergiert zu einem Brennpunkt zwischen den beiden Linsen und divergiert dann zur Ausgangslinse.
Lasersysteme sind in vielen Branchen, von der medizinischen Behandlung bis zur Materialverarbeitung, alltäglich geworden. Strahlaufweitung oder -reduzierung ist eine gängige Anwendungsanforderung in den meisten Laboren, die Laser oder Lichtquellen und Optiken verwenden. Ein Laserstrahlaufweiter ist oft ein entscheidendes Element für den Erfolg einzelner Systeme. Bei Hochleistungsquellen kann die Hinzufügung eines Strahlaufweiters eine kontrollierte Reduzierung der Leistungsdichte ermöglichen. Die Verringerung der Divergenz kann bei der Ausrichtung helfen und die Punktgröße am endgültigen Fokus des Strahls verringern. Die Verringerung der Divergenz zur Steuerung der Kollimation ist auch für anspruchsvolle Laseranwendungen von Vorteil, insbesondere bei Systemen mit großer Weglänge. Variable Laserstrahlaufweiter können erforderlich sein, um Abweichungen in der Strahlgröße der Laserquelle von Gerät zu Gerät auszugleichen.
Ein Strahlaufweiter mit mehreren Prismen ist eine einzigartige Strahlvergrößerung, die einen Lichtstrahl aufweitet, ohne ihn zu fokussieren und mit der zusätzlichen Option der Achromatizität. Ein Strahlaufweiter mit mehreren Prismen verwendet normalerweise zwei bis fünf Prismen, um große, eindimensionale Strahlaufweitungsfaktoren zu erzielen.