焊接機切割機激光擴束鏡

時間：2017-05-15

? ? ?擴束鏡是能夠改變激光光束直徑和發(fā)散角的透鏡組件。從激光器發(fā)出的激光束具有一定的發(fā)散角，對于激光加工來說，只有通過擴束鏡的調節(jié)使激光光束變?yōu)闇手保ㄆ叫校┕馐拍芾镁劢圭R獲得細小的高功率密度光斑；在激光測距中，必須通過擴束鏡較大限度地改善激光的準直度才能得到理想的遠距離測量效果；通過擴束鏡能改變光束直徑以便用于不同的光學儀器設備；擴束鏡配合空間濾光片使用則可以使非對稱光束分布變?yōu)閷ΨQ分布，并使光能量分布較加均勻。

? ? ??較通用的擴束鏡起源于伽利略望遠鏡，通常包括一個輸入負透鏡和一個輸出正透鏡。輸入鏡將一個虛焦點光束傳送給輸出鏡，兩個透鏡是虛共焦結構。一般小于 20 倍的擴束鏡都用該原理制造，因為它簡單、體積小、價格也低。盡可能的該擴束鏡設計成小的球面相差、低的波前變形和消色差。它的局限性在于不能容納空間濾波或者進行大倍率的擴束。

? ? ?如上圖所示，輸入鏡將入射的激光束聚焦在前焦平面上（虛焦點），新的束腰ω′0 和發(fā)散角θ′為

? ? ??式中ω(l)為入射激光束在入射鏡上光束半徑，l 是入射激光束腰與入射鏡的距離，f1 是輸入鏡的焦距。因為 ω0′ 落在輸出鏡的后焦平面上，并且輸出鏡的焦距 f2 大于輸入鏡的焦距，高斯光束將被擴束鏡準直。

準直倍率如下：

? ? ??從(4)至(7)式可以看出，擴束倍數(shù)和準直倍率不僅與擴束鏡的參數(shù)有關，還與激光束參數(shù)和擴束鏡透鏡的位置有關。擴束鏡的功能是降低激光束的發(fā)散角，進而使激光器聚焦光斑較小。

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