激光扩束镜的功能与用途

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(平行)光束才能利用聚焦镜获得细小的高功率密度光斑;因而扩束镜也称准直镜，最常用的扩束镜是一个伽利略望远镜系统，通常由一个负透镜和正透镜组成，且两个透镜是共焦的。

这类扩束镜的优点是结构简单、成本较低、体积较小，已广泛用于激光打标中。

通常我们以光束的发散参数作为完美的高斯激光束的特征。发散是指光波在其空间传播过程中以一定角度展开。甚至完美的没有任何异常的光线也会由于衍射效应经历某些光束的发散。衍射是指光线在被不透明的物体，比如刀锋切断的时候产生的弯曲效应。展开(spreading)产生于在切断的边缘发出的次级波面阵。这些次级波和主波会发生干涉，同时相互也会产生干涉，在某些时候就会形成复杂的衍射图案。

伽利略扩束镜最通用的扩束镜类型起源于伽利略望远镜，通常包括一个输入的凹透镜和一个输出的凸透镜。输入镜将一个虚焦距光束传送给输出镜。一般的低倍数的扩束镜都用该原理制造，因为它简单、体积小、价格也低。一般的尽可能的被设计为小的球面像差，低的波前变形和消色差。它的局限性在于不能容纳空间滤波或者进行大倍率的扩束。

开普勒扩束镜事实上在需要空间滤波或者进行大倍率的扩束的时候，人们一般使用开普勒设计的望远镜。开普勒望远镜一般有一个凸透镜作为输入镜片，把实焦距聚焦的光束发送到输出元件上。另外，可以通过在第一个透镜的焦点上放置小孔来实现空间滤波。

激光扩束镜主要有两个用途：其一是扩展激光束的直径;其二是减小激光束的发散角。因此，它被用于远距离照明或投影，以及聚焦系统。一束被扩束的光束的发散角，和扩束比成反比例变化。和未经扩束的光束相比，扩束后的光束可被聚焦得更小。 激光扩束准直镜的倍率即光束直径的放大倍率。

从激光器输出的激光束的光斑尺寸和发散角乘积是光学不变量，近似为一定值。当束腰半径扩大x倍时，其发散角相应压缩为原来的1/x，压缩发散角实际就是激光的准直。

压缩发散角并不能改善光束质量，光束质量是束腰半径和发散角的乘积;压缩发散角的同时将伴随束腰半径的增加，则光斑尺寸增大。激光标记机中常和平场聚焦透镜配合起来使用。