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今天介紹一種激光元器件：擴(kuò)束鏡。

擴(kuò)束鏡是什么？

擴(kuò)束鏡是一種光學(xué)裝置，通常用于激光系統(tǒng)中，用來(lái)改變激光光束的直徑和發(fā)散角。

擴(kuò)束鏡的工作原理是什么？

激光光束的直徑和發(fā)散角度。

下面是兩種常見(jiàn)類型的擴(kuò)束鏡——伽利略式和開(kāi)普勒式的工作原理簡(jiǎn)述：

1、伽利略式擴(kuò)束鏡

伽利略式擴(kuò)束鏡由一個(gè)負(fù)透鏡（通常是凹透鏡）和一個(gè)正透鏡（通常是凸透鏡）組成。工作過(guò)程如下：

激光光束首先通過(guò)負(fù)透鏡，這個(gè)透鏡的作用是使光線發(fā)散。

發(fā)散后的光束接著進(jìn)入正透鏡，該透鏡將這些光線重新匯聚，但由于兩透鏡之間的間距設(shè)計(jì)，使得最終出射的光束直徑比入射光束大。

由于光束直徑增加了，而總能量保持不變，因此單位面積的能量密度降低，這導(dǎo)致光束的發(fā)散角減小，從而提高了光束的質(zhì)量。

2、開(kāi)普勒式擴(kuò)束鏡

開(kāi)普勒式擴(kuò)束鏡則由兩個(gè)正透鏡組成，其工作步驟為：

入射激光光束先被第一個(gè)正透鏡聚焦到一個(gè)中間點(diǎn)（焦點(diǎn)）。

第二個(gè)正透鏡位于第一個(gè)透鏡形成的焦點(diǎn)之后，它將聚焦的光束再次放大，產(chǎn)生一個(gè)放大的平行光束輸出。

與伽利略式不同的是，在開(kāi)普勒式擴(kuò)束鏡中，可以在兩個(gè)透鏡之間的焦點(diǎn)位置放置一個(gè)針孔或者小孔徑的空間濾波器，以濾除光束邊緣部分的雜散光，進(jìn)一步提高輸出光束的質(zhì)量。

擴(kuò)束鏡有什么作用呢？

擴(kuò)束鏡的作用體現(xiàn)在下面幾個(gè)方面：

減少發(fā)散角：當(dāng)激光光束經(jīng)過(guò)擴(kuò)束鏡后，其直徑增加，相應(yīng)的發(fā)散角會(huì)減小。這對(duì)于需要長(zhǎng)距離傳輸激光的應(yīng)用非常重要，因?yàn)檩^小的發(fā)散角意味著光束可以在更遠(yuǎn)的距離上保持較集中的狀態(tài)。

提高光束質(zhì)量：通過(guò)擴(kuò)束，可以減少光束中的相位失真和強(qiáng)度不均勻性，從而提高光束的整體質(zhì)量。這對(duì)于精密加工、顯微鏡照明等要求高光束質(zhì)量的應(yīng)用特別重要。

控制光斑大?。簲U(kuò)束鏡允許用戶更精確地控制工作表面上的光斑大小。在激光加工過(guò)程中，通過(guò)調(diào)整擴(kuò)束鏡可以得到合適的聚焦光斑尺寸，以滿足不同的加工需求。

匹配光學(xué)系統(tǒng)：某些光學(xué)組件或系統(tǒng)可能對(duì)輸入光束有特定的要求，比如需要一定直徑的光束才能有效工作。擴(kuò)束鏡可以幫助調(diào)節(jié)激光光束的參數(shù)，使之符合后續(xù)光學(xué)系統(tǒng)的需求。

改善熱效應(yīng)：對(duì)于高功率激光系統(tǒng)而言，使用擴(kuò)束鏡可以分散激光能量，減少對(duì)光學(xué)元件（如反射鏡、透鏡等）表面的熱損傷風(fēng)險(xiǎn)。

空間濾波：在開(kāi)普勒型擴(kuò)束鏡中，可以在兩個(gè)透鏡間的焦點(diǎn)處插入一個(gè)小孔徑的空間濾波器，用以過(guò)濾掉光束邊緣的噪聲和不規(guī)則部分，進(jìn)一步凈化光束。

擴(kuò)束鏡倍數(shù)跟光斑大小的關(guān)系

擴(kuò)束鏡的倍數(shù)直接影響著激光光束的直徑和發(fā)散角，進(jìn)而影響到聚焦后的光斑大小。

光束直徑變化：

當(dāng)激光光束通過(guò)擴(kuò)束鏡后，其直徑會(huì)按照擴(kuò)束鏡的倍數(shù)增加。例如，如果一個(gè)擴(kuò)束鏡的倍數(shù)是10x，那么光束直徑將會(huì)變?yōu)樵瓉?lái)的10倍。

發(fā)散角減?。?/p>

隨著光束直徑的增加，光束的發(fā)散角會(huì)相應(yīng)減小。這是因?yàn)楣馐陌l(fā)散角（θ）與光束直徑（D）成反比關(guān)系，可以用公式θ ≈ λ / (π * D) 來(lái)近似表示，其中λ是波長(zhǎng)。因此，光束直徑越大，發(fā)散角就越小。

聚焦光斑大?。?/p>

聚焦后的光斑大小取決于聚焦透鏡的焦距（f）以及光束的發(fā)散角（θ）。根據(jù)衍射極限，聚焦光斑的最小半徑（w0）可以用公式 w0 = f * θ / √2 來(lái)估計(jì)。因此，發(fā)散角越小，聚焦后的光斑也就越小。

實(shí)際上，聚焦光斑的大小也受其他因素的影響，如聚焦透鏡的質(zhì)量、激光光束的質(zhì)量等。

總體而已，擴(kuò)束鏡在激光系統(tǒng)中起著非常重要的作用，擴(kuò)束鏡是激光系統(tǒng)不可或缺的組成部分。

以上就是擴(kuò)束鏡的有關(guān)知識(shí)，由深圳中為檢驗(yàn)為您整理。

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