布儒斯特棱镜扩束器是一种光学器件，它利用布儒斯特角的原理来扩展激光束的直径，同时保持激光的偏振性，减少能量损耗，并且可以调制扩束比。这类扩束器特别适用于脉冲染料激光系统，以获得窄带宽和宽泛的调谐输出。下面我们详细解析其设计原理和应用特点。
布儒斯特棱镜扩束器的设计是为了满足脉冲染料激光系统对于低损耗扩束和高偏振度输出的需求。传统的衍射光栅虽然能够用于调谐输出，但高功率激光可能会破坏光栅表面。因此，一种方法是增大激光束的孔径以防止这种损害，而掠入射棱镜扩束方法虽有应用，但其高反射率和低偏振度并不理想。
在布儒斯特棱镜扩束器中，每级棱镜都采用布儒斯特角入射，该角度下，反射的S分量光完全消失，只剩下P分量光通过，从而实现了低损耗和良好的偏振保持。多级布儒斯特棱镜组合后，不仅提升了扩束比，还保持了偏振性，并且对光束的色散特性可以进行调节。
设计中的布儒斯特棱镜扩束器能够使得入射光束与出射光束在特定条件下保持平行，这样可以减少系统占用空间。同时，由于是基于布儒斯特角的入射，扩束器的损耗非常低，能够适用于不同的增益染料和调频脉冲激光系统。透过率的公式展示了扩束器在不同级数下的总体损耗情况，而透过率与反射率的公式则表明了设计中考虑了不同材料对于透过率的影响。
实验中采用的ZF凡2玻璃材料具有较低的衰减率和高透射率，使得扩束器在实际应用中表现出较高的性能。对于扩束比的计算，是基于布儒斯特角和棱镜材料折射率的函数关系推导出来的。
在实际应用中，扩束器能够使得脉冲染料激光器的输出光束在空间分布上保持高斯型，光强分布均匀且畸变小，这表明了扩束器在空间结构上的优势。而对于输出激光的偏振度测量，结果显示偏振度超过了99.9%，这证明了扩束器良好的偏振保持性能。
此外，通过实验验证，扩束器在脉冲染料激光器中的应用实现了高效率的激光输出，对于不同调谐波长能够获得稳定的高功率激光输出，并且在长时间运行中未见光栅有被破坏的迹象，显示了扩束器在脉冲染料激光系统中的可靠性和有效性。
布儒斯特棱镜扩束器的设计原理和实验结果表明，该技术对于提高激光器的输出性能、实现大孔径激光束的传输以及在不同应用领域中保持激光的偏振性具有重要的实际意义。这种扩束器的特性，如体积小、扩束比大、损耗低、偏振性好，对于需要高分辨率和大扩束比的光学系统而言，是极为有益的。同时，它在色散性能上的可调性，更是扩展了它在诸如气压调频等特定应用中的适用范围。
