Un espansore di fascio ottico (noto anche come collimatore o collimatore superiore) è un sistema ottico a due o più elementi che modifica le caratteristiche di divergenza e le dimensioni del fascio. Prendono un fascio di luce e ne espandono le dimensioni. Sono anche utilizzati per ridurre il diametro del fascio, il che può essere utile quando si utilizzano modulatori acusto-o elettro-ottici. Sono solitamente utilizzati in sistemi con un lungo percorso del fascio per mantenere il fascio collimato o per variare le dimensioni del punto focale per una determinata lente.
Un espansore di raggio laser funziona in modo tale che il raggio di ingresso venga espanso a un diametro maggiore. I concetti derivano dai principi fondamentali della progettazione telescopica. Quando un raggio laser collimato viene immesso in un lato dell'espansore di raggio, un raggio collimato viene emesso dall'estremità opposta. I raggi dello spazio oggetto e dello spazio immagine convergono all'infinito. Questa caratteristica definisce un espansore di raggio come un sistema afocale.
Esistono due tipi di espansori di fascio afocali, chiamati così in base ai loro precedenti storici. Un espansore di fascio galileiano è costituito da una lente divergente e una lente convergente. Le lenti sono separate dalla somma dei loro punti focali, eccetto per il fatto che la lente divergente ha una lunghezza focale negativa. Un fascio in ingresso nella lente divergente si propaga alla lente convergente senza raggiungere un punto focale intermedio. Un espansore di fascio kepleriano ha due lenti convergenti, separate dalla somma delle loro lunghezze focali. Un fascio in ingresso collimato converge verso un punto focale tra le due lenti e poi diverge verso la lente in uscita.
I sistemi laser sono diventati comuni in applicazioni in tutti i settori, dal trattamento medico alla lavorazione dei materiali. L'espansione o la riduzione del raggio è un requisito applicativo comune nella maggior parte dei laboratori che utilizzano laser o sorgenti luminose e ottiche. Un espansore del raggio laser è spesso un elemento cruciale per il successo dei singoli sistemi. Per sorgenti ad alta potenza, l'aggiunta di un espansore del raggio può fornire una riduzione controllata della densità di potenza. La riduzione della divergenza può aiutare nell'allineamento e ridurre la dimensione del punto nella messa a fuoco finale del raggio. La riduzione della divergenza per controllare la collimazione avvantaggia anche le applicazioni laser più esigenti, in particolare nei sistemi a percorso lungo. Gli espansori del raggio laser variabili possono essere necessari per compensare le variazioni nella dimensione del raggio della sorgente laser da un'unità all'altra.
Un espansore di fascio a prismi multipli è un ingrandimento di fascio unico che espande un fascio di luce senza focalizzarlo e con l'opzione aggiunta dell'acromaticità. Un espansore di fascio a prismi multipli di solito dispiega da due a cinque prismi per produrre grandi fattori di espansione del fascio monodimensionali.