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今天介紹一種激光元器件：擴束鏡。

擴束鏡是什么？

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

擴束鏡的工作原理是什么？

激光光束的直徑和發(fā)散角度。

下面是兩種常見類型的擴束鏡——伽利略式和開普勒式的工作原理簡述：

1、伽利略式擴束鏡

伽利略式擴束鏡由一個負透鏡（通常是凹透鏡）和一個正透鏡（通常是凸透鏡）組成。工作過程如下：

激光光束首先通過負透鏡，這個透鏡的作用是使光線發(fā)散。

發(fā)散后的光束接著進入正透鏡，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，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、開普勒式擴束鏡

開普勒式擴束鏡則由兩個正透鏡組成，其工作步驟為：

入射激光光束先被第一個正透鏡聚焦到一個中間點（焦點）。

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

與伽利略式不同的是，在開普勒式擴束鏡中，可以在兩個透鏡之間的焦點位置放置一個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，進一步提高輸出光束的質(zhì)量。

擴束鏡有什么作用呢？

擴束鏡的作用體現(xiàn)在下面幾個方面：

減少發(fā)散角：當激光光束經(jīng)過擴束鏡后，其直徑增加，相應(yīng)的發(fā)散角會減小。這對于需要長距離傳輸激光的應(yīng)用非常重要，因為較小的發(fā)散角意味著光束可以在更遠的距離上保持較集中的狀態(tài)。

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

控制光斑大小：擴束鏡允許用戶更精確地控制工作表面上的光斑大小。在激光加工過程中，通過調(diào)整擴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。

匹配光學系統(tǒng)：某些光學組件或系統(tǒng)可能對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)光學系統(tǒng)的需求。

改善熱效應(yīng)：對于高功率激光系統(tǒng)而言，使用擴束鏡可以分散激光能量，減少對光學元件（如反射鏡、透鏡等）表面的熱損傷風險。

空間濾波：在開普勒型擴束鏡中，可以在兩個透鏡間的焦點處插入一個小孔徑的空間濾波器，用以過濾掉光束邊緣的噪聲和不規(guī)則部分，進一步凈化光束。

擴束鏡倍數(shù)跟光斑大小的關(guān)系

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

光束直徑變化：

當激光光束通過擴束鏡后，其直徑會按照擴束鏡的倍數(shù)增加。例如，如果一個擴束鏡的倍數(shù)是10x，那么光束直徑將會變?yōu)樵瓉淼?0倍。

發(fā)散角減小：

隨著光束直徑的增加，光束的發(fā)散角會相應(yīng)減小。這是因為光束的發(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) 來近似表示，其中λ是波長。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 來估計。因此，發(fā)散角越小，聚焦后的光斑也就越小。

實際上，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，擴束鏡在激光系統(tǒng)中起著非常重要的作用，擴束鏡是激光系統(tǒng)不可或缺的組成部分。

以上就是擴束鏡的有關(guān)知識，由深圳中為檢驗為您整理。

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