Los expansores de haz son dispositivos ópticos que toman un haz de luz colimado y expanden su tamaño (o, usado a la inversa, reducen su tamaño).
En la física del láser se utilizan como elementos intracavitarios o extracavitarios. Pueden ser de naturaleza telescópica o prismáticos. Generalmente, los expansores de haz prismático utilizan varios prismas y se conocen como expansores de haz de prismas múltiples.
Los expansores de haz telescópico incluyen telescopios refractores y reflectantes . [1] Un telescopio refractor comúnmente utilizado es el telescopio galileano que puede funcionar como un simple expansor de haz para luz colimada . La principal ventaja del diseño de Galileo es que nunca enfoca un haz colimado a un punto, por lo que los efectos asociados con una alta densidad de potencia, como la ruptura dieléctrica, son más evitables que con diseños de enfoque como el telescopio Kepleriano . Cuando se utilizan como expansores de haz intracavitario, en resonadores láser, estos telescopios proporcionan una expansión de haz bidimensional en el rango de 20–50. [1]
En resonadores láser sintonizables, la expansión del haz intracavitario generalmente ilumina todo el ancho de una rejilla de difracción . [2] Por lo tanto, la expansión del haz reduce la divergencia del haz y permite la emisión de anchos de línea muy estrechos [3], que es una característica deseada para muchas aplicaciones analíticas, incluida la espectroscopia láser. [4] [5]
Expansores de haz de prismas múltiples
Los expansores de haz de múltiples prismas suelen desplegar de dos a cinco prismas para producir grandes factores de expansión de haz unidimensionales. En la bibliografía se han descrito diseños aplicables a láseres sintonizables con factores de expansión del haz de hasta 200. [3] Inicialmente, se introdujeron configuraciones de rejilla de múltiples prismas en láseres de colorante líquido de ancho de línea estrecho [1] [7], pero finalmente también se adoptaron en diseños de láser de diodo, de estado sólido y de gas. [3] La descripción matemática generalizada de los expansores de haz de prismas múltiples, presentada por Duarte , [8] se conoce como la teoría de la dispersión de prismas múltiples . [1] [3]
Las matrices y expansores de haz de múltiples prismas también se pueden describir utilizando matrices de transferencia de rayos . [9] La teoría de la dispersión de prismas múltiples también está disponible en forma de matriz 4 X 4. [3] [10] Estas ecuaciones matriciales son aplicables tanto a compresores de pulso de prisma como a expansores de haz de prisma múltiple. [3]
Modelado de vigas de cavidad extra
Transformadores de haz híbrido de cavidad extra: utilizando un expansor de haz telescópico, seguido de una lente convexa, seguido de un expansor de haz de prismas múltiples, un haz láser (con una sección transversal circular) se puede transformar en un haz extremadamente alargado, en el plano de propagación, aunque extremadamente delgada en el plano ortogonal. [3] [11] La iluminación plana resultante, con una sección transversal casi unidimensional (o lineal), elimina la necesidad de escaneo punto por punto y se ha vuelto importante para aplicaciones como interferometría de rendija N , microdensitometría y microscopía . Este tipo de iluminación también se puede conocer en la literatura como iluminación de lámina de luz o iluminación de plano selectivo.
Ver también
Referencias
- ↑ a b c d Duarte, FJ (1990). "Osciladores láser de colorante pulsado de ancho de línea estrecho". En Duarte, FJ; Hillman, LW (eds.). Principios del láser de tinte . Prensa académica . ISBN 978-0-12-222700-4.
- ^ Hänsch, TW (1972). "Láser de colorante sintonizable pulsado repetidamente para espectroscopia de alta resolución" . Óptica aplicada . 11 (4): 895–898. Código bibliográfico : 1972ApOpt..11..895H . doi : 10.1364 / AO.11.000895 . PMID 20119064 .
- ^ a b c d e f g Duarte, FJ (2015). Óptica láser sintonizable (2ª ed.). Prensa CRC . ISBN 978-1-4822-4529-5.
- ^ Demtröder, W. (2007). Laserspektroscopie: Grundlagen und Techniken (en alemán) (5ª ed.). Springer . ISBN 978-3-540-33792-8.
- ^ Demtröder, W. (2008). Espectroscopia láser Volumen 1: Principios básicos (4ª ed.). Springer . ISBN 978-3-540-73415-4.
- ^ FJ Duarte, TS Taylor, A. Costela, I. García-Moreno y R. Sastre, oscilador láser de colorante de estado sólido dispersivo de ancho de línea estrecha de pulso largo, Appl. Optar. 37 , 3987–3989 (1998).
- ^ Duarte, FJ; Piper, J. (1980). "Un expansor de haz de doble prisma para láseres de colorante pulsado". Comunicaciones ópticas . 35 (1): 100-104. Código Bibliográfico : 1980OptCo..35..100D . doi : 10.1016 / 0030-4018 (80) 90368-5 .
- ^ Duarte, FJ; Piper, J. (1982). "Teoría de la dispersión de expansores de haz de prismas múltiples para láseres de colorante pulsado". Comunicaciones ópticas . 43 (5): 303–307. Código bibliográfico : 1982OptCo..43..303D . doi : 10.1016 / 0030-4018 (82) 90216-4 .
- ^ Duarte, FJ (1989). "Análisis de matriz de transferencia de rayos de osciladores láser de tinte de múltiples prismas". Óptica y Electrónica Cuántica . 21 : 47–54. doi : 10.1007 / BF02199466 .
- ^ Duarte, FJ (1992). "Matrices de dispersión de múltiples prismas y transferencia de rayos 4 × 4". Óptica y Electrónica Cuántica . 24 : 49–53. doi : 10.1007 / BF01234278 . S2CID 121055172 .
- ^ Duarte, FJ (1991). "Capitulo 2". Láseres de tinte de alta potencia . Springer-Verlag . ISBN 978-0-387-54066-5.
enlaces externos
- Esquemas de arreglos prácticos de prismas múltiples.