1、扫描振镜加工范围和聚焦光斑的约束因素 （扩束镜，扫描场镜，f透镜） 总结一下自己在公司一年多来的知识积累， 可能有些地方理解的不准确，还望各位能人志士海涵和指正。首先提出几个问题： 扫描振镜的典型性能指标是什么？ 答案：加工范围、加工精度、聚焦光斑尺寸 加工范围有哪些因素影响？ 答案：扫描场镜（ f透镜） 加工图样失真的软件校正算法（典型的有 9 点校正和 25点校正） 振镜最大偏转角度（不漏光） 聚焦光斑尺寸有受哪些因素影响？ 答案 ： nullnull nullnullnull null公式说明： 为聚焦光斑尺寸 为激光波长 mnull由你的激光器决定， 评价光束质量好坏的参数（ BPP
2、也是，它是由远场发散角和束腰宽度乘积决定） f扫描场镜的焦距（典型 f254， f100） 常数 d进入振镜的光束宽度（现在普遍集中在2050mm 之间） 在这里要补充说明一些东西， 一些对激光扫描不是非常理解的人常会有这样的疑惑，就是听别人说，准直镜焦距越长，那么聚焦光越小，一般来讲这句话没什么问题，但是 很不严谨。给你们举个例子，A 公司的准直镜焦距为 150， B 公司的准直镜焦距为 100，是不是说 A公司的场镜聚焦光斑一定比 B 公司的要大呢？我要说这不一定。 请看以下分析： 图 1 从透镜焦点发出的光经透镜后为平行光（这个如果不知道就有点说不过去了） ，光纤头就安装在这个位置，纤芯
3、直径就相当于此时的焦点的大小，所里平行光也不是绝对的平行。 光纤出射光的发散角由两方面的因素影响，一是激光入射光耦合到光纤前的角度。见下图 2 图 2 这里还要提一点光纤的数值孔径 ：有很多人对这个数值孔径（ NA）不理解，下面稍加分析： NA=nnullsin，越大说明光纤导光能力越强， 一般光纤位于空气中 （ nnullnull1） ， NA 一般在 0.140.5 之间。 准直镜焦点 光纤出射光发散角 耦合点正好位于光纤纤芯 处 近似等于 YAG 棒直径 光纤耦合单元至此我们可以回到最初的疑问上面去：准直镜焦距是否越大，光斑就越小。 两家不同的公司， 光纤， 光束发散角什么的我们一概不知
4、，最后经过准直镜到达振镜的通光口径 到底是多少我们都不知道。 而我们知道，聚焦光斑的大小就是取决于通光口径的大小（在其他条件相同的情况下） 补充： 很多厂家为了降低成本，准直镜的镜片都只采用了一块平凸， 我们知道单镜片是存在像差的， 在这里主要的影响因素是 球差 （ 不明白的查阅光学设计有关像差的知识 ） ， 也就是焦点不再是一个点了，而是一个有尺寸大小的斑点了， 那么从光纤的纤芯出射的光不再是平行光了。这样是不利于激光聚焦的。 加工精度有受哪些因素影响？ 答案：总的说来它是由加工范围和聚焦 光斑尺寸的影响因素共同决定的 扫描场镜原理： L=f* （里面学问大着呢， 自己上网查资料学习吧，好的
5、场镜一个几万块 scanlab 为代表） 地电网扩束镜 是只有通过扩束须通过扩束 镜学仪器设备；最通用 的出镜，两个透镜设计成小的如右图 所上（虚焦点）0=和 =2()l =式中 (l)为 入的后焦平面上T =式中T 1 = f2/0和 地 址：中国 武电 话： +86（ 0网 址： www.51是 能够改变激 光束 镜的调节使 激镜 最大限度地 改扩束镜配合 空的 扩束镜起源 于镜是虚共焦结球面相差、 低所 示，输入镜 将，新的束腰 1f(0(+01入 射激光束在 入上 ，并且输出 镜T=+11f1， 和 0 0f= =T武 汉 东湖高新 技27） （中 文光 光束直径和 发激 光光束变为
6、准改 善激光的准 直空 间滤光片使用于 伽利略望远 镜构。一般小于低 的波前变形 和将 入射的激光 束0 和发散角 1) 2) l 022入 射镜上光束 半镜 的焦距f2大 于l 022是入射光束 的2(6) 技 术开发区光 谷8/3399 文 ） 激 光发 散角的透镜 组准 直（平行） 光直 度才能得到 理则可以使非 对镜 ，通常包括 一20倍的扩束 镜消色差。它 的束 聚焦在前焦 平为 (3) 半 径， l 是入射于 输入镜的焦 距(4) 的 发散角和束 腰(5) 谷 大道凌家山 南传 真www.sinte光 扩 束组 件。从激光 器光 束，才能利 用理 想的远距离 测对 称光束分布 变一
7、 个输入负透 镜镜 都用该原理 制的 局限性在于 不平 面激光束腰与 入距 ，高斯光束 将腰 。经过扩束 镜南 路 1 号华科 科真 ： +86（ 027）束 镜 器 发出的激光 束用 聚焦镜获得 细测 量效果；通 过变 为对称分布，镜 和一个输出 正制 造，因为它 简不 能容纳空间 滤射镜的距离， f将 被扩束镜准 直镜 后，束腰 0武汉 新科 技园 4 楼 51773389 （ English） 束 具有一定的 发细 小的高功率 密过 扩束镜能改 变并使光能量 分正 透镜。输入 镜简 单、体积小、滤 波或者进行 大1是输入镜 的直 。准直倍率 如和发散角 新 特光电技 术发 散角，对于 激
8、密 度光斑；在 激变 光束直径以 便分 布更加均匀。镜 将一个虚焦 点价格也低。 尽大 倍率的扩束。的 焦距。因为 如 下： 为 术 有限公 司激 光加工来说激 光测距中， 必便 用于不同的 光点 光束传送给 输尽 可能的该扩 束0 落在输出 镜司，必光输束镜地电网将(1)式代入 (从(4)至束镜的功能是我公司生HeNe激光扩 束扩束镜型号 命BSET - BEST系xxxx - 激 光yy - 扩Z - 镜L - 有M - 扩T - T为AA - 特例子：BEST-1BEST-11. CO2 激光 扩 出射光准 激光扩束 可调型扩 光能损耗 可在大功 可以根据地 址：中国 武电 话： +86
9、（ 0网 址： www.515)得到 01= Tl( )(7)式可以看 出是 降低激光束 的产和销售的 扩束 准直镜（633 n命 名总规则：B E系 列扩束镜。 光 波长：1064 为扩 束倍数。 镜 片材料：Z为 硒L为喇叭筒，扩 束镜连接方 式为 可调型扩束 镜特 殊要求，内 部0.6-3GM：固 定0.6-3.5Z：固扩 束镜 (10.6 准 直性好 倍数从1.5 倍扩 束镜能改善 发耗 小 率条件下工 作据 用户要求进 行武 汉 东湖高新 技27） （中 文出 ，扩束倍数 和的 发散角，进 而扩 束镜主要有 三m）。根据客 户ST-xxxx-yy-Z为 1064nm波 长硒 化锌(Z
10、nSe) ；无L为直筒。式 ：M为螺纹连 接镜 ；无T为固 定部 记录用途。 定 型10.6um 二定型10.6um 二m) 倍 至 8 倍，规 格发 散角高达18 作 行 设计加工 技 术开发区光 谷8/3399 文 ） (7) 和 准直倍率不 仅而 使激光器聚 焦三 种： CO2 激 光户 需要，也可 以-M-T-AA 长 ，532为532 n； G为砷化镓 (接 ；无M为圆 柱定 型扩束镜。二 氧化碳激光3二 氧化碳激光 3格 品种齐全 32毫弧度的 激谷 大道凌家山 南传 真www.sinte仅 与扩束镜的 参焦 光斑更小。光 扩束镜 (10.以供应其它波 长m波长，633 为GaAs
11、)，无标 示柱 直筒连接。倍扩束镜， 砷.5 倍扩束镜，激 光束的准直 度南 路 1 号华科 科真 ： +86（ 027）参 数有关，还 与6m)、Nd:YA G长 的扩束镜。为 633nm波长示 是光学玻璃 。砷 化镓材料， 螺硒化锌材料，度 武汉 新科 技园 4 楼 51773389 （ English） 与 激光束参数 和激光扩束镜 ， 10.6 为10. 6螺 纹连接。 圆柱直筒连 接新 特光电技 术和 扩束镜透镜 的(1064nm、53 26um。 接 。 术 有限公 司的 位置有关。 扩和 355nm) 和司扩和地电网CO2 激光扩束安装连接方 式（1）固定型 扩固定型扩束 镜便获
12、得最好的相连，使用十固定型直筒 扩型BEST-BEST-BEST-1BEST-1BEST-BEST-BEST-BEST-BEST-BEST-固定型喇叭筒地 址：中国 武电 话： +86（ 0网 址： www.51束 镜分为固定 型式 又分为圆柱 连扩 束镜 镜 的两个镜片 是平行光束。固分方便。 扩 束镜： 有圆 柱型 号 10.6-2Z 10.6-2ZM 0.6-2.5Z 0.6-2.5ZM 10.6-3Z 10.6-3ZM 10.6-4Z 10.6-4ZM 10.6-5Z 10.6-5ZM 扩束镜： 有 圆武 汉 东湖高新 技27） （中 文型 扩束镜和可 调连 接和螺纹连 接是 固定的，
13、出 厂定型扩束镜 分柱 连接和螺纹 连扩束倍数 2 2 2.5 2.5 3 3 4 4 5 5 圆 柱连接和螺 纹技 术开发区光 谷8/3399 文 ） 调 型扩束镜两 类接 两种。 厂 后客户不可 以为圆柱连接和连 接两种用的 是总长L(mm) 筒D30 30 40 40 50 50 69.7 69.7 89.8 89.8 纹 连接两种， 进谷 大道凌家山 南传 真www.sinte类 ，每类扩束 镜以 自行调整。 在和 螺纹连接两 种是 进口硒化锌 材筒 外径(mm) l(mm24 24 624 24 624 24 631 31 631 31 6进 口硒化锌材 料南 路 1 号华科 科真
14、： +86（ 027）镜 又分为直筒 和在 工厂生产的 时种 。螺纹连接 头材 料 )最大入 射直径 (775.65.65.35.35.755.754.64.6料 。 武汉 新科 技园 4 楼 51773389 （ English） 和 喇叭筒两种 外时 候，我们是 可的可以直接与射 光mm) 最大 输径 新 特光电技 术外 形形式，每 种可 以微调两个 镜与 我们的扩束 镜输 出光直(mm) 14 14 14 14 16 16 23 23 23 23 术 有限公 司种 外形扩束镜 按镜 片间距的， 以镜 架BEM22x0.7 5连接方式 (mm) 24 M22x0.75 24 M22x0.7
15、5 24 M22x0.75 31 M22x0.75 33 M22x0.75 司按以地电网型BEST-BEST-1BEST-1BEST-10BEST-BEST-1BEST-BEST-1BEST-BEST-1（2）可调型 扩可调型扩束 镜响从而获得 经得准直激光束可调型直筒 扩型BEST-10BEST-10地 址：中国 武电 话： +86（ 0网 址： www.51型 号 10.6-2ZL 0.6-2ZLM 0.6-2.5ZL .6-2.5ZLM 10.6-3ZL 0.6-3ZLM 10.6-4ZL 0.6-4ZLM 10.6-5ZL 0.6-5ZLM 扩 束镜 镜 专为具有较 大经 扩束的准直
16、性。 扩 束镜： 有圆 柱号 .6-2ZT .6-2ZTM 武 汉 东湖高新 技27） （中 文扩束倍数 2 2 2.5 2.5 3 3 4 4 5 5 大 的发散角度 的性 良好的激光 束柱 连接和螺纹 连扩束倍数 （2 2 技 术开发区光 谷8/3399 文 ） 总长L(mm) 筒D30 30 40 40 50 50 69.7 69.7 89.8 89.8 的 激光扩束所 设束 。当入射激 光连 接两种，进口总 长L（ mm） 外（40 46 谷 大道凌家山 南传 真www.sinte筒 外径(mm) l(mm24 11.24 624 15.24 624 1924 631 26.31 63
17、1 3431 6设 计。通过调 整光 具有较大发 散口 硒化锌材料。外 径D（ mm） 24 24 南 路 1 号华科 科真 ： +86（ 027）)最大入 射直径 (5775 5.65.65.35.35 5.755.754.64.6整 扩束镜片间 距散 角时，逐渐 加l (mm) 最8 6 武汉 新科 技园 4 楼 51773389 （ English） 射 光mm) 最大 输径 距 离，在一定 范加 大镜片之间 的最 大入射光直径 (mm)7 7 新 特光电技 术输 出光直(mm) 14 14 14 14 16 16 23 23 23 23 范 围内可以消 除的 距离，在一 定最大输出光直
18、径 (mm) 14 14 术 有限公 司连接方式 (mm) D24/d18 M22x0.75 D24/d18 M22x0.75 D24/d18 M22x0.75 D31/d25 M22x0.75 D33/d25 M22x0.75 除 发散角度的 影定 的位置即可 获连接方式(mm) 24 M22x0.75司影获地电网BEST-10.BEST-10.BEST-10BEST-10BEST-10BEST-10BEST-10BEST-10可调型喇叭筒产 品BEST-10BEST-10BEST-10.BEST-10.BEST-10BEST-10BEST-10BEST-10BEST-10BEST-10(3
19、) 高功率 二A: CBE 系列 高两聚焦镜片间输入激光束功BEST-BEST-BESTBEST-BESTBEST-BESTBESTBESTBEST地 址：中国 武电 话： +86（ 0网 址： www.516-2.5ZT 6-2.5ZTM .6-3ZT .6-3ZTM .6-4ZT .6-4ZTM .6-5ZT .6-5ZTM 扩束镜： 有 圆品 型号 .6-2ZTL .6-2ZTLM 6-2.5ZTL 6-2.5ZTLM .6-3ZTL .6-3ZTLM .6-4ZTL .6-4ZTLM .6-5ZTL .6-5ZTLM 二 氧化碳激光 扩高 功率二氧化 碳距可调， 输出 端率可高达500
20、 W产品型号 10.6-1.3ZTM-10.6-1.6ZTM-10.6-2ZTM-C10.6-2.5ZTM-10.6-3ZTM-C10.6-3.5ZTM-10.6-4ZTM-C-10.6-5ZTM-C-10.6-6ZTM-C-10.6-7ZTM-C武 汉 东湖高新 技27） （中 文2.5 2.5 3 3 4 4 5 5 圆 柱连接和螺 纹扩束倍数 2 2 2.5 2.5 3 3 4 4 5 5 扩 束镜 碳 扩束镜 端 的通光口径 全。输入端内 螺CBE CBE BE CBE BE CBE BE BE BE BE 技 术开发区光 谷8/3399 文 ） 50 56 60 66 75.7 79
21、.7 95.8 99.8 纹 连接两种， 进总长L（mm） 40 46 50 56 60 66 75.7 79.7 95.8 99.8 全 部是25mm。 如螺 纹M29x1mm， 输扩束倍数 1.3 1.6 2 2.5 3 3.5 4 5 6 7 谷 大道凌家山 南传 真www.sinte24 24 24 24 31 31 31 31 进 口硒化锌材 料外径D（mm） 24 24 24 24 24 24 31 31 31 31 如 果输出光斑 直输 出端外螺纹 M入射 通12.12.12.12.12.12.12.12.12.10.南 路 1 号华科 科真 ： +86（ 027）8 6 8 6
22、 8 6 8 6 料 。 l (mm) 8 6 8 6 8 6 8 6 8 6 直 径达14.5mm 至29x1mm。 通 光口径 5mm 5mm 5mm 5mm 5mm 5mm 5mm 5mm 0mm 0mm 武汉 新科 技园 4 楼 51773389 （ English） 5.6 5.6 5.3 5.3 5.75 5.75 4.6 4.6 最大入射光直径 (mm) 7 7 5.6 5.6 5.3 5.3 5.75 5.75 4.6 4.6 至 22mm，最 大新 特光电技 术14 14 16 16 23 23 23 23 最大输出光直径 (mm) 14 14 14 14 16 16 23
23、23 23 23 大 入射光直径 10mm 10mm 10mm 8mm 6mm 5mm 4.5mm 3.5mm 3.0mm 2.5mm 术 有限公 司24 M22x0.7524 M22x0.7531 M22x0.7533 M22x0.75连接方 式(mm)24 M22x0.7524 M22x0.7524 M22x0.7531 M22x0.7533 M22x0.75司式 地电网BESTBEST-BEST-B: SBE系列 高SBE系列扩束 镜无穷到+1.6m，片是线形移动的变化。在光 路适合大面积 激BEST-10BEST-10.BEST-10BEST-10BEST-10BEST-10BEST-
24、10地 址：中国 武电 话： +86（ 0网 址： www.51-10.6-8ZTM-C10.6-10ZTM-10.6-12ZTM-高 功率二氧化 碳镜 适合于2mm 至出厂设置为 从，并且没有旋 转路 中使用该扩 束激 光切割机。 型号 .6-2ZTM-SBE 6-2.5ZTM-SBE.6-3ZTM-SBE .6-4ZTM-SBE .6-5ZTM-SBE .6-6ZTM-SBE .6-7ZTM-SBE 武 汉 东湖高新 技27） （中 文BE CBE CBE 碳 扩束镜 至 12mm激光束 直从 无穷到+2m， 所转 ，避免了在 调束 镜后，光束 质扩束 倍x2.0x2.5x3.0x4.0x
25、5.0x6.0x7.0技 术开发区光 谷8/3399 文 ） 8 10 12 直 径、 激光功率 高所 有型号的扩 束调 焦中因镜片 转质 量在很长一 段倍 数 入射 通121086543谷 大道凌家山 南传 真www.sinte10.5.05.0高 达1kW的应 用束 镜外形是一 样转 动产生的不 同段 光程都是相 同通光口径 .50mm .20mm .33mm .25mm .00mm .17mm .57mm 南 路 1 号华科 科真 ： +86（ 027）0mm mm mm 用 ， 调焦范围从 -样 的。调焦时 聚同 轴和光束强 度同 的，所以他 们输出通光口 径25.4mm25.4mm2
26、5.4mm25.4mm25.4mm25.4mm25.4mm武汉 新科 技园 4 楼 51773389 （ English） 10m、聚 焦镜度 分布们 特别径 新 特光电技 术2.1mm 1.7mm 1.4mm 术 有限公 司 司地电网C: BE25系列 高BE25系列扩束穷到+2.8m， 输学器件运动）BEST-10BEST-10BEST-10BEST-10BEST-1D: BE38系列 高BE38系列扩束57mm。 BBB地 址：中国 武电 话： +86（ 0网 址： www.51高 功率二氧化 碳镜适合于激 光输 出通光口径3的激光切割 机型号 .6-1.33ZTM-B.6-1.5ZTM
27、-BE.6-1.66ZTM-B.6-1.75ZTM-B0.6-2ZTM-BE2高 功率二氧化 碳镜适合激光功型 号EST-10.6-1.1EST-10.6-1.2EST-10.6-1.3BEST-10.6-1.武 汉 东湖高新 技27） （中 文碳 激光扩束镜 光 功率高达2kW，5mm。这些扩 束机 、大面积激 光扩E25 x25 xE25 xE25 x5 x碳 激光扩束镜 率高达3kW。 这号 5ZTM-BE38 5ZTM-BE38 3ZTM-BE38 5ZTM-BE38 技 术开发区光 谷8/3399 文 ） 这些扩束镜 是束 镜应用广泛，光 加工系统等。扩 束倍数 1.33 1.50
28、1.66 1.75 2.00 这 些扩束镜也 是谷 大道凌家山 南传 真www.sinte是 水冷的，调 焦特别适合飞 行输入通光口25.0mm23.2mm21.1mm20.0mm17.5mm是 水冷的，调 焦扩束倍数 x 1.15 x 1.25 x 1.33 x 1.50 南 路 1 号华科 科真 ： +86（ 027）焦 范围从无行 光 路 （光径 焦 范围从无穷 到武汉 新科 技园 4 楼 51773389 （ English） 到 2.8m，输入 通新 特光电技 术通 光口径38mm，术 有限公 司输出通光口 径司径地电网2. Nd:YAG激 光圆柱直筒连接1064nm 扩束 镜型BE
29、ST-10BEST-10BEST-10BEST-10BEST-1064BEST-10BEST-10BEST-1BEST-10BEST-10BEST-10BEST-10BEST-10BEST-10BEST-10BEST-10BEST-10BEST-10BEST-10BEST-10BEST-10BEST-10BEST-10BEST-10BEST-10BEST-10BEST-10BEST-106BEST-10地 址：中国 武电 话： +86（ 0网 址： www.51光 扩束镜 (10 6接 ，镜片间距 可镜 号 64-1.5T 64-2M 64-2.5T 64-2.5 -2.5T-A 64-3M
30、64-3M-2 064-3 64-3T 64-4M 64-4M-2 64-4M-3 64-4M-4 64-4T 64-5M 64-5M-2 64-5T 64-6M 64-6M-2 64-6M-3 64-6M-4 64-6M-5 64-6M-6 64-6T 64-8M 64-8M-2 64-10M 4-10M-2 64-15M 武 汉 东湖高新 技27） （中 文4nm、532和可 调 波长(nm) 扩倍1064 11064 1064 21064 21064 21064 1064 1064 1064 1064 1064 1064 1064 1064 1064 1064 1064 1064 106
31、4 1064 1064 1064 1064 1064 1064 1064 1064 1064 1064 技 术开发区光 谷8/3399 文 ） 355nm) 扩 束 倍 数 最大 入直径 .5 102 10.5 10.5 15.5 153 103 103 153 154 104 104 104 104 115 105 105 116 106 106 106 126 106 106 118 108 1010 1110 1015 11谷 大道凌家山 南传 真www.sinte入 射光(mm)最大 输直径2122122223322222122212223422124223南 路 1 号华科 科真 ：
32、 +86（ 027）螺纹连 接输 出光(mm)外 径(mm.6 258 34.6 258 368 368 348 342 422 428 348 348 348 34.6 258 348 34.6 258 348 348 394 426 538 39.6 258 346 538 368 344 40武汉 新科 技园 4 楼 51773389 （ English） 接 ，镜片间距 可径 ) 长度 (mm) 20 87 49.3 60 63 70.5 66.5 77 80 76.5 62 72.5 58 64 80 76.5 64 81.5 83.5 95 80 90.5 95 64 87 90.
33、5 87 90 102 新 特光电技 术可 调 连 接(M22M22M2230 30M22M22M22M22M22M22M22M22M22M3M3M22x0.M22M3M3M22M3术 有限公 司接 方式 mm) 25 x0.75 25 36 36 x0.75 x0.75 或 42 或 42 x0.75 x0.75 x0.75 x0.75 25 x0.75 x0.75 25 x0.75 x0.75 x0.75 0x1 0x1 75或 39 25 x0.75 0x1 0x1 x0.75 0x1 司地电网BEST-10532nm扩束镜 型BEST-53BEST-5BEST-53BEST-53BES
34、T-532BEST-5BEST-53BEST-5BEST-5BEST-5BEST-53BEST-53BEST-53BEST-5BEST-5BEST-53BEST-5BEST-5BEST-53BEST-53BEST-53BEST-53BEST-53BEST-5BEST-5BEST-53BEST-53BEST-53BEST-53BEST-53355nm扩束镜 型 号BEST-35BEST-35地 址：中国 武电 话： +86（ 0网 址： www.5164-20M 号 2-1.5T 32-2M 2-2.5T 32-2.5 -2.5T-A 32-3M 2-3M-2 532-3 32-3T 32-4M
35、 2-4M-2 2-4M-3 2-4M-4 32-4T 32-5M 2-5M-2 32-5T 32-6M 2-6M-2 2-6M-3 2-6M-4 2-6M-5 2-6M-6 32-6T 32-8M 2-8M-2 32-10M 2-10M-2 32-15M 32-20M 号 5-4T 5-6T 武 汉 东湖高新 技27） （中 文1064 波长(nm) 扩倍532 1532 532 2532 2532 2532 532 532 532 532 532 532 532 532 532 532 532 532 532 532 532 532 532 532 532 532 532 532 532
36、532 波长(nm) 扩倍355 355 技 术开发区光 谷8/3399 文 ） 20 11扩 束 倍 数 最大 入直径 .5 102 10.5 10.5 15.5 153 103 103 153 154 104 104 104 104 115 105 105 116 106 106 106 126 106 106 118 108 1010 1110 1015 1120 11扩 束 倍 数 最大直 径4 6 谷 大道凌家山 南传 真www.sinte3入 射光(mm)最大 输直径21221222233222221222122234221242233入射光径 (mm) 最 大11 11 南 路
37、1 号华科 科真 ： +86（ 027）4 40输 出光(mm)外 径(mm.6 258 34.6 258 368 368 348 342 422 428 348 348 348 34.6 258 348 34.6 258 348 348 394 426 538 39.6 258 346 538 348 344 404 40大 输出光直径 (mm) 21.6 21.6 武汉 新科 技园 4 楼 51773389 （ English） 102 径 ) 长度 (mm) 20 87 49.3 60 63 70.5 66.5 77 80 76.5 62 72.5 58 64 80 76.5 64 81
38、.5 83.5 95 80 90.1 95 64 87 90.5 87 90 102 102 外径 (mm) 25 25 新 特光电技 术M3连 接(M22M22M2230 30M22M22M22M22M22M22M22M22M22M3M3M22x0.M22M3M3M22M3M3长度 (mm) 连64 66 术 有限公 司0x1 接 方式 mm) 25 x0.75 25 36 36 x0.75 x0.75 或 42 或 42 x0.75 x0.75 x0.75 x0.75 25 x0.75 x0.75 25 x0.75 x0.75 x0.75 0x1 0x1 75或 39 25 x0.75 0
39、x1 0x1 x0.75 0x1 0x1 连 接方式 (mm) 25 25 司地电网BEST-353. HeNe激光 扩型 号BEST-63BEST-63BEST-63BEST-63地 址：中国 武电 话： +86（ 0网 址： www.515-8T 扩 束准直镜（ 6号 扩3-3M 3-5M 3-10M 3-20M 武 汉 东湖高新 技27） （中 文355 33nm） 扩 束倍数 最3 5 10 20 技 术开发区光 谷8/3399 文 ） 8 最 大入射光直径 (mm) 10 10 11 8 谷 大道凌家山 南传 真www.sinte11 最大输出 光(mm)2828 28 78南 路
40、1 号华科 科真 ： +86（ 027）21.6 光 直径 外武汉 新科 技园 4 楼 51773389 （ English） 25 外 径 (mm) 长 度(m34 66.34 76.34 8789 17新 特光电技 术68 度 m) 连(.5 M22.5 M227 M3 M术 有限公 司25 连 接 mm) x0.75 x0.75 30x1 30x1 司聚焦光斑大小的确定 在进行激光切割时，需要将一束激光聚焦在一块尽可能小的光斑上。如果需使功率密度最大以进行精密切割，这是完全必需的。光斑大小受多种因素的影响。其中最重要的因素有： 激光模式 (M2) 衍射 球差 透镜的形状和焦距可以决定后两
41、种因素。当然，激光模式是由激光器和光束传输系统决定的。 1. 衍射 光具有波的性质，因此不可避免地会出现衍射现象，该现象存在于所有的光学系统中，能够决定这些系统在性能方面的理论限值。衍射会使光束在传播过程中发生横向扩展。如果在对某个准直激光光束进行聚焦时使用的是一个“理想”透镜，那么光斑的大小将只受衍射作用的影响。计算光斑大小的公式如下： 这一等式可以用来计算由非球面透镜产生的光斑大小。 衍射产生的最重要的影响是，它使光斑大小随焦距线性增加，但与光束的直径成反比。因此，如果某个特定透镜的输入激光光束直径增加，由于衍射变弱，光斑会变小。而且，如果对于某个特定激光光束，当焦距减小时，光斑也会变小。
42、 M2-激光模式参数: 正如您在上一个公式中看到的那样，焦点的大小与激光模式参数，即M2成正比。M2表示某条特定光束在传播过程中的发散速度；对于一条理想的 TEM00激光光束而言，M21。这个参数是用高级仪表测出的，激光器制造商的规格中也会提供这一参数。 2. 球差 您可以用一个理想透镜，对经过准直处理的同轴光线进行聚焦。所有通过光学元件轴心的光线将形成一个光斑，光斑的尺寸是由衍射中的衍射公式决定的。不过，许多透镜都会受到球差的影响。球差带来的后果是，与那些穿过透镜中央的光线相比，那些穿过透镜边缘的光线与光轴的交点离透镜更近，如图所示。图 1 球差产生示意图 球差会使光斑的尺寸增大，并将最佳聚
43、焦点移到与计算出的有效焦距不同的位置上。球差是一个与多种因素有关的函数，这些因素包括透镜形状、朝向和折射率。例如，如要使冕玻璃透镜聚焦的可见光光斑最小，那么最好采用双凸透镜的形状。反之，如果是硒化锌透镜用在10.6m波长，那么最好将其设计为凹凸透镜来尽量减小光斑尺寸。 在特定环境下的实际光斑大小是由光线的轨迹决定的；不过，您可以利用公式，估算出在使用最佳形状的透镜时，由球差带来的光斑大小，即： 其中： f 为透镜的焦距 D为输入光束在透镜处的直径（在 1/e2 点处） k 是一个折射率函数 上述公式最值得注意的一点是，球差带来的光斑大小与光束直径的立方成正比，而与焦距的平方成反比。因此，对于某
44、个特定透镜，如果激光光束直径减小，由于球差的关系，光斑会迅速变小。类似地，对于某个特定光束直径，如果焦距增大，则球差带来的光斑会相应减小。对于所有在列的材料而言，用它们制成的凹凸透镜，其 k 值远远小于制成的平凸透镜的 k值。因此，当球差较大时，凹凸透镜的性能优于平凸透镜。 下表中列出的是多种材料在使用波长为 10.6m 的光线照射时得出的 k值： 3确定光斑大小 可以通过平衡衍射和球差的光斑效应来得到出某个特定透镜的最小光斑尺寸。例如，对于一个焦距为 5.00的硒化锌凹凸透镜，其因衍射和球差带来的光斑大小可以表示为一个以输入光束直径为参数的函数，如下所示。这一结论假设该透镜采用的是一条理想的
45、极限衍射输入光束 (M2=1)。衍射和球差带来的光斑大小之和也显示在图中。 图 2 衍射和球差带来的光斑大小 从图2中可以看出， 由球差和衍射带来的总光斑尺寸有一个最小值。当输入光束直径为25mm时， 此最小值为85um。 严格地说，将球差和衍射带来的光斑大小简单相加求和并不能得到正确的实际光斑大小，但它能估算出最坏的情况下光斑尺寸，一般来讲，它可被用作选择透镜的合适参数。总结如下： 4透镜形状 在计算光斑大小的公式中，我们可以看到，衍射带来的光斑大小与透镜形状无关，但透镜形状会通过参数 k影响球差带来的光斑大小。因此，当球差带来的光斑占较大比例时（发生在低光圈值的情况下），透镜的形状就变得很
46、重要了。 在某些情况下，想要精确地计算出光斑大小是不可能的。例如，当激光器包含高次模光时，您很难准确地探测和分析高次模光对透镜性能的影响。在此类情况下您可参考以下原则，光圈值在 f/5 以下时，凹凸透镜具有较好的性能。如果光圈值介于 5 和 10 之间，两种透镜形状间的性能差异就可以忽略不计了。如果光圈值大于 f /10，透镜形状不会使性能产生显著差异。 5. 压力加载 经常我们需要在真空室和外界之间用透镜或光学窗口镜作为窗口，或者光学元件必须承受压力。鉴于大多数红外光学元件的成本，以及可能出现的安全问题，承受压力的光学元件必须有足够的厚度才不致于在加载时发生破裂。另一方面，由于厚度增加会使光
47、学元件的透射性能下降，因此，出于光学方面的考虑，最好是尽量减小其厚度。 下文中列出的公式将介绍如何计算出承受压力的光学元件所需的厚度。在计算时，我们假设光学窗口边缘由光学法兰从下部支撑，上表面处于释放状态。这里没有包括会影响某些特定应用场合所需厚度的一些重要因素，比如： 安装法兰的大小 由安装或密封产生的应力 法兰夹持应力 法兰平整度 热膨胀应力 振动效应 压力循环或突增 热冲击热循环 安装表面的硬度 安装表面的粗糙度 光学元件边缘的粗糙度 所要满足的光学指标 由于不可能把所有这些因素都包括在分析中，最常见的做法是在公式中加入“安全系数”，这将使计算厚度增加到足以应付大多数应用的程度。这将得出
48、下列公式： 对于一个圆形窗口，其最小厚度为： 对于一个长方形窗口，其最小厚度为： 贰陆公司常用材料的 M 值 硒化锌 硫化锌多光谱 硫化锌 锗 砷化镓 8,000 psi 10,000 psi 15,000 psi 13,500 psi 20,000 psi 6有用的公式 (1).波与干涉条纹（两种不同的波长）的换算 (2) 球面的弧矢值和厚透镜的成像公式 (3) 聚焦深度和光通过平板的位移 (4) 光通过小光楔时产生的偏移量和边缘厚度变化（ETV）和楔角 (5) 光斑尺寸大小 1 初级球差大的点列图 由于外圈的蓝光大，而红光和青光比较集中，由两个情况引起。 一 蓝光的球差比较大 二 轴向色差比较大 初级球差大的垂轴像差 此图像差由两个情况引起： 一球差在0.8到1视场的球差比较大 二轴向色差在0.8到1视场的轴向色差比较大 2
