激(ji)光(guang)(guang)是單(dan)波長的(de)光(guang)(guang)源(yuan)，具有良好的(de)相干性(xing)能，在科研和工業等領域有著廣泛(fan)的(de)運用。激(ji)光(guang)(guang)光(guang)(guang)學泛(fan)指用于(yu)激(ji)光(guang)(guang)內(nei)外光(guang)(guang)路中的(de)光(guang)(guang)學元件和器件，例如,激(ji)光(guang)(guang)聚焦鏡(jing)(jing)、反射鏡(jing)(jing)、擴束鏡(jing)(jing)、激(ji)光(guang)(guang)切割頭。

準(zhun)直(zhi)鏡是針對(dui)點(dian)光(guang)源(yuan)來(lai)說的(de)，而(er)所謂(wei)的(de)點(dian)光(guang)源(yuan)，我(wo)(wo)們在生活中(zhong)(zhong)(zhong)見(jian)的(de)比較多的(de)如：火柴頭點(dian)燃、老式手電(dian)筒的(de)燈泡、從能量(liang)(liang)光(guang)纖中(zhong)(zhong)(zhong)出(chu)來(lai)的(de)激光(guang)。而(er)對(dui)于我(wo)(wo)們工業激光(guang)行業來(lai)說，我(wo)(wo)們談(tan)準(zhun)直(zhi)鏡基本就是針對(dui)從能量(liang)(liang)傳輸光(guang)纖中(zhong)(zhong)(zhong)出(chu)來(lai)的(de)激光(guang)來(lai)談(tan)的(de)。

能量(liang)光纖出(chu)來(lai)的(de)(de)(de)光，是(shi)(shi)(shi)一個(ge)點(dian)(dian)(dian)光源(yuan)，是(shi)(shi)(shi)有發散角（θ）的(de)(de)(de)，這(zhe)個(ge)參數一般可(ke)以查(cha)到的(de)(de)(de)。如(ru)果我們把這(zhe)個(ge)點(dian)(dian)(dian)光源(yuan)放置于光纖準(zhun)直(zhi)鏡(jing)(jing)(jing)的(de)(de)(de)焦(jiao)點(dian)(dian)(dian)上，我們知(zhi)道(dao)：從一個(ge)聚焦(jiao)鏡(jing)(jing)(jing)（準(zhun)直(zhi)鏡(jing)(jing)(jing)其實(shi)際上把聚焦(jiao)鏡(jing)(jing)(jing)反(fan)過來(lai)用(yong)）的(de)(de)(de)焦(jiao)點(dian)(dian)(dian)上發出(chu)的(de)(de)(de)光，經過聚焦(jiao)鏡(jing)(jing)(jing)之(zhi)后就變(bian)成了平行(xing)光。很多人(ren)問(wen)我經過某個(ge)準(zhun)直(zhi)鏡(jing)(jing)(jing)之(zhi)后出(chu)來(lai)的(de)(de)(de)光束直(zhi)徑是(shi)(shi)(shi)多大(da)，今天我在這(zhe)里給(gei)大(da)家答(da)案，就是(shi)(shi)(shi)2F*tag（1/2*θ），如(ru)發散角是(shi)(shi)(shi)10°，F=150mm，那(nei)么從準(zhun)直(zhi)鏡(jing)(jing)(jing)出(chu)來(lai)的(de)(de)(de)光束直(zhi)徑就=2*150*tag（5°）=26.2466mm。這(zhe)個(ge)公式對于使用(yong)光纖傳(chuan)輸的(de)(de)(de)振鏡(jing)(jing)(jing)是(shi)(shi)(shi)焊接機(ji)選擇振鏡(jing)(jing)(jing)是(shi)(shi)(shi)有參考意(yi)義的(de)(de)(de)。繼續往下講(jiang)就是(shi)(shi)(shi)光纖切割(ge)機(ji)行(xing)業(ye)人(ren)士想了解的(de)(de)(de)東西了。

經過光(guang)(guang)纖(xian)準(zhun)直鏡(jing)(jing)之后(hou)，激光(guang)(guang)進入光(guang)(guang)纖(xian)切(qie)割機的聚(ju)焦(jiao)鏡(jing)(jing)，按照(zhao)理(li)論(lun)來說，準(zhun)直鏡(jing)(jing)焦(jiao)距÷聚(ju)焦(jiao)鏡(jing)(jing)焦(jiao)距=聚(ju)焦(jiao)后(hou)能量(liang)密(mi)度相(xiang)對于(yu)之前的密(mi)度比(bi)，如(ru)：準(zhun)直鏡(jing)(jing)焦(jiao)距是75mm，聚(ju)焦(jiao)鏡(jing)(jing)焦(jiao)距是150mm，75÷150=1/2，就是說經過聚(ju)焦(jiao)鏡(jing)(jing)之后(hou)聚(ju)焦(jiao)光(guang)(guang)斑的面積(ji)相(xiang)比(bi)于(yu)從(cong)剛從(cong)能量(liang)光(guang)(guang)纖(xian)出來的點光(guang)(guang)源的面積(ji)大一(yi)倍，能量(liang)密(mi)度是原來的1/2。

有人問，為什么要能量密度降低干啥啊，能量密度集中不是更好(hao)嗎？這里(li)有幾(ji)個(ge)原因：

一：如果聚焦鏡的焦距越短，聚焦鏡的焦深(shen)就越淺，焦深(shen)淺就容易(yi)導致切不(bu)深(shen)。

二：焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)距(ju)(ju)越(yue)短，聚(ju)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)點(dian)越(yue)小(xiao)，切(qie)(qie)縫就(jiu)越(yue)小(xiao)，縫小(xiao)不(bu)(bu)利于切(qie)(qie)割(ge)出(chu)來熔渣(zha)的(de)(de)掉(diao)落，導致切(qie)(qie)不(bu)(bu)透。所以我(wo)們(men)一般(ban)盡量使(shi)用(yong)(yong)120-150mm之間(jian)的(de)(de)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)距(ju)(ju)去做光(guang)纖(xian)(xian)切(qie)(qie)割(ge)機(ji)(ji)的(de)(de)聚(ju)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)鏡(jing)。另外我(wo)們(men)為什么不(bu)(bu)用(yong)(yong)長(chang)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)距(ju)(ju)的(de)(de)準(zhun)(zhun)直鏡(jing)，這里涉及到兩個方面的(de)(de)原(yuan)因(yin)：一：用(yong)(yong)長(chang)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)距(ju)(ju)的(de)(de)光(guang)纖(xian)(xian)準(zhun)(zhun)直鏡(jing)，需要更大的(de)(de)鏡(jing)片(pian)直徑，會導致機(ji)(ji)械設計比較麻煩(fan)，二：用(yong)(yong)長(chang)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)距(ju)(ju)的(de)(de)光(guang)纖(xian)(xian)準(zhun)(zhun)直鏡(jing)會導致在聚(ju)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)時候(hou)，對(dui)光(guang)纖(xian)(xian)切(qie)(qie)割(ge)機(ji)(ji)的(de)(de)聚(ju)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)點(dian)很敏感，一旦偏離聚(ju)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)鏡(jing)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)點(dian)一點(dian)點(dian)就(jiu)會出(chu)現切(qie)(qie)不(bu)(bu)透的(de)(de)現象(xiang)出(chu)現。這也(ye)就(jiu)是我(wo)們(men)一般(ban)光(guang)纖(xian)(xian)切(qie)(qie)割(ge)機(ji)(ji)的(de)(de)聚(ju)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)一般(ban)在：60-100mm之間(jian)的(de)(de)原(yuan)因(yin)。

激光束的擴束

實際應用(yong)中經常需(xu)要(yao)對激光(guang)(guang)光(guang)(guang)束進行擴(kuo)束。要(yao)實現(xian)這(zhe)一功能，至(zhi)少(shao)需(xu)要(yao)兩片(pian)透(tou)鏡。大(da)多數激光(guang)(guang)擴(kuo)束鏡采用(yong)伽利(li)略式(shi)設計，由(you)(you)正透(tou)鏡和負透(tou)鏡組合而成。由(you)(you)于較(jiao)低的擴(kuo)展系(xi)數，簡單、緊湊的結構而被廣泛應用(yong)，擴(kuo)束鏡通(tong)過放大(da)激光(guang)(guang)光(guang)(guang)束來(lai)實現(xian)更小的聚焦(jiao)光(guang)(guang)斑。

為(wei)了使(shi)(shi)相(xiang)差盡小化，選擇這種(zhong)平凸(tu)和平凹(ao)透(tou)鏡(jing)(jing)，并且(qie)使(shi)(shi)他們平面的一側(ce)面對放置。使(shi)(shi)用(yong)透(tou)鏡(jing)(jing)的中心部(bu)分可(ke)進一步減小相(xiang)差，因此選擇較大尺寸的透(tou)鏡(jing)(jing)會(hui)有(you)幫(bang)助(zhu)。這種(zhong)擴(kuo)(kuo)束的設(she)計稱為(wei)伽利略式擴(kuo)(kuo)束。采用(yong)兩片正焦距(ju)的凸(tu)透(tou)鏡(jing)(jing)同樣(yang)可(ke)以(yi)實現擴(kuo)(kuo)束功能，稱為(wei)開(kai)普勒式擴(kuo)(kuo)束，但這種(zhong)設(she)計的尺寸更(geng)長(chang)。

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