激光扩束镜是能够改变激光光束直径和发散角的透镜组件。从激光器发出的激光束具有一定的发散角,对于激光加工来说,只有通过扩束镜的调节使激光光束变为准直光束,才能利用聚焦镜获得细小的高功率密度光斑。激光扩束镜按照透镜结构可以分为两类:开普勒式和伽利略式。

开普勒式扩束镜:

开普勒式扩束系统由两个正透镜组成,两透镜焦点重合,分别布置在焦距之和的两个位置,靠近物体一侧的透镜叫物镜,靠近眼睛的透镜叫成像镜,在两透镜之间存在一个实像面(光线汇聚处)。对于最简单的开普勒式设计,两个正透镜之间的距离等于它们的焦距之和,光束在两个透镜之间聚焦,这提供了空间滤波的机会。例如,可以在光束焦点处放置一个针孔以提高光束质量。通过焦点后,光束直径会随着与输出透镜距离的减小而增加。为了增大输出透镜所产生的准直光束直径,可将输出透镜放置在距离焦点更远处。由于焦点和输出透镜之间的距离等于透镜焦距,因此需要使用焦距更长的透镜。开普勒式设计通常不适用于高能量光束,比如在一些切割和其他制造应用中所使用的高功率脉冲激光束。具有纳秒脉宽且光功率约1 MW或更高的聚焦脉冲会电离空气并产生火花,这样会降低脉冲功率,并对光束质量产生负面影响。

伽利略式扩束镜:

伽利略式扩束系统是由一个正透镜和一个负透镜组成,也是分布在两透镜焦距之和的位置。由于负透镜的焦距为负值,因此两透镜之间的距离相比开普勒式较短。
基本的伽利略望远镜包含两个透镜,一个为负透镜,另一个为正透镜,透镜摆放的位置是两个透镜之间的距离等于它们的焦距之差,因此伽利略式设计比开普勒式更为紧凑。伽利略式设计还可用于最小化由扩束器或缩束器引起的球面像差。所有球面透镜都会引入球面像差,其中的一个后果是光束焦点会沿光轴移动。对于正球面透镜,与入射到透镜中心附近的平行光线相比,入射到透镜边缘的平行光线会聚焦到光轴上更靠近透镜的一点。由于负球面透镜具有相反的效果,因此伽利略式设计中的负透镜可用于抵消由正透镜引入的部分球面像差。

光科激光生产的扩束镜多为伽利略式扩束镜,如有需要,也可定制为开普勒式。如您有需要,请联系我们