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。

激光扩束镜的原理

激光扩束镜的原理与望远镜的原理类似，同属于无焦系统。

激光扩束镜的组成

激光扩束镜系统由2片透镜组成,其中一片是靠近入射端的凹透镜 (也称为输入负透镜);另一片是靠近出射端的凸透镜(也称为输出正透镜);入射端的凹透镜将一个具有虚焦点的激光束投射到出射端的凸透镜上, 由此两面透镜构成了虚拟的共用焦点结构(即凹透镜的虚焦点与凸透镜的虚焦点重合为一点)平行光入射光学系统，并平行光出射。

式中W(h)----入射激光束在入射镜上的光束半径

f₁----入射端凹透镜的焦距

f₂----出射褍凸透镜的焦距

λ----入射激光光束的波长，是一个常量

W₀----入射激光束的束腰

入射激光束投射到输入端的凹透镜上，激光束聚焦在虚焦点上，产生的一个新的光束束腰W₀和新的扩散角θ。

激光扩束镜的分类

激光扩束镜可分为开普勒式和伽利略式两种。

开普勒式由两片正透镜组成，两个透镜的焦点重合，两个透镜的间隔约等于两个透镜的焦距之和。当准直光入射后将两透镜之间形成一个能量汇聚焦点，在这个焦点上设置小孔光阑，可以实现空间滤波，提高激光的品质，但在高功率应用中，可能会产生自聚焦以及空气电离的风险。

伽利略式结构由一个正透镜一个负透镜组成，两透镜间距为两焦距之差。相较于开普勒式，两个透镜的光焦度更小，结构更加紧凑，价格也更便宜。另外，由于正负透镜的球差效应相反，伽利略式可以减少一部分球差，更适用于大口径以及非旋转对称光束。伽利略结构内部没有聚焦点使其更适用于高功率激光应用。

它主要有两个用途：其一是扩展激光束的直径；其二是减小激光束的发散角。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；在激光测距中，必须通过扩束镜最大限度地改善激光的准直度才能得到理想的远距离测量效果；通过扩束镜能改变光束直径以便用于不同的光学仪器设备；扩束镜配合空间滤光片使用则可以使非对称光束分布变为对称分布，并使光能量分布更加均匀。

激光扩束镜的应用

在应用方面，不同类型的激光扩束镜在实际应用中具有不同的功能和效果，

CO2激光扩束镜可用于改变激光光束直径和发散角，适用于激光切割、焊接、打孔、打标等激光加工设备中。

Nd:YAG激光扩束镜则用于对Nd:YAG激光光束进行扩束，适用于激光切割、焊接、打孔、打标等激光加工设备，也可用于激光医疗、激光测距等领域。

激光扩束镜还可以用于改善激光束的质量，例如减小激光束的发散角、提高激光束的亮度和均匀性等。

随着激光技术的不断发展，激光扩束镜的应用领域也在不断扩大，例如在激光通信、激光雷达、激光显示、输电线路远距离激光清障装置等领域中，激光扩束镜都有着广泛的应用前景。

在未来发展方面，随着科技的飞速发展，激光扩束镜也将不断创新和完善。例如，通过采用新材料和新工艺，可以提高激光扩束镜的性能和质量，使其更加适应不同的应用场景。同时，随着人工智能和自动化技术的不断发展，激光扩束镜也将朝着智能化和自动化方向发展，例如实现自动对焦、自动调节倍数等功能。