激光是單(dan)波(bo)長的(de)光源(yuan)，具有良好的(de)相干性能，在(zai)科(ke)研和工業等領域有著(zhu)廣泛的(de)運(yun)用(yong)。激光光學(xue)(xue)泛指用(yong)于激光內外光路中(zhong)的(de)光學(xue)(xue)元件和器(qi)件，例如(ru),激光聚焦鏡、反射鏡、擴束鏡、激光切割(ge)頭。

準直(zhi)鏡是(shi)針對點光(guang)源來(lai)(lai)說的(de)，而(er)所謂的(de)點光(guang)源，我們在生活中見的(de)比較多的(de)如：火(huo)柴頭點燃、老(lao)式(shi)手電筒的(de)燈泡、從能量(liang)光(guang)纖(xian)中出來(lai)(lai)的(de)激光(guang)。而(er)對于(yu)我們工業激光(guang)行(xing)業來(lai)(lai)說，我們談準直(zhi)鏡基(ji)本(ben)就是(shi)針對從能量(liang)傳(chuan)輸光(guang)纖(xian)中出來(lai)(lai)的(de)激光(guang)來(lai)(lai)談的(de)。

能量光(guang)纖出來的(de)(de)(de)光(guang)，是(shi)(shi)一(yi)個(ge)點光(guang)源，是(shi)(shi)有(you)發(fa)(fa)散角（θ）的(de)(de)(de)，這個(ge)參數一(yi)般可以查到(dao)的(de)(de)(de)。如果(guo)我(wo)(wo)們(men)把這個(ge)點光(guang)源放置于(yu)光(guang)纖準(zhun)直鏡(jing)(jing)的(de)(de)(de)焦(jiao)(jiao)點上，我(wo)(wo)們(men)知道：從一(yi)個(ge)聚焦(jiao)(jiao)鏡(jing)(jing)（準(zhun)直鏡(jing)(jing)其(qi)實(shi)際(ji)上把聚焦(jiao)(jiao)鏡(jing)(jing)反(fan)過來用）的(de)(de)(de)焦(jiao)(jiao)點上發(fa)(fa)出的(de)(de)(de)光(guang)，經過聚焦(jiao)(jiao)鏡(jing)(jing)之后就變(bian)成了平行(xing)光(guang)。很多(duo)人問我(wo)(wo)經過某個(ge)準(zhun)直鏡(jing)(jing)之后出來的(de)(de)(de)光(guang)束直徑(jing)是(shi)(shi)多(duo)大，今天我(wo)(wo)在(zai)這里給大家答案，就是(shi)(shi)2F*tag（1/2*θ），如發(fa)(fa)散角是(shi)(shi)10°，F=150mm，那么從準(zhun)直鏡(jing)(jing)出來的(de)(de)(de)光(guang)束直徑(jing)就=2*150*tag（5°）=26.2466mm。這個(ge)公式對于(yu)使(shi)用光(guang)纖傳輸的(de)(de)(de)振鏡(jing)(jing)是(shi)(shi)焊接(jie)機選擇振鏡(jing)(jing)是(shi)(shi)有(you)參考意義(yi)的(de)(de)(de)。繼續往下(xia)講就是(shi)(shi)光(guang)纖切割機行(xing)業(ye)人士想了解的(de)(de)(de)東西了。

經(jing)過光纖(xian)(xian)準直鏡(jing)之后，激光進入光纖(xian)(xian)切割機的(de)(de)(de)聚(ju)焦(jiao)(jiao)(jiao)鏡(jing)，按照理(li)論來說(shuo)，準直鏡(jing)焦(jiao)(jiao)(jiao)距(ju)(ju)÷聚(ju)焦(jiao)(jiao)(jiao)鏡(jing)焦(jiao)(jiao)(jiao)距(ju)(ju)=聚(ju)焦(jiao)(jiao)(jiao)后能(neng)量(liang)密(mi)度(du)相(xiang)對于之前的(de)(de)(de)密(mi)度(du)比(bi)，如(ru)：準直鏡(jing)焦(jiao)(jiao)(jiao)距(ju)(ju)是75mm，聚(ju)焦(jiao)(jiao)(jiao)鏡(jing)焦(jiao)(jiao)(jiao)距(ju)(ju)是150mm，75÷150=1/2，就是說(shuo)經(jing)過聚(ju)焦(jiao)(jiao)(jiao)鏡(jing)之后聚(ju)焦(jiao)(jiao)(jiao)光斑的(de)(de)(de)面積相(xiang)比(bi)于從剛從能(neng)量(liang)光纖(xian)(xian)出來的(de)(de)(de)點(dian)光源的(de)(de)(de)面積大一倍，能(neng)量(liang)密(mi)度(du)是原(yuan)來的(de)(de)(de)1/2。

有(you)人問(wen)，為什么要能量(liang)密度降低干啥啊，能量(liang)密度集中不是(shi)更(geng)好嗎？這里(li)有(you)幾個原因：

一：如果(guo)聚(ju)焦(jiao)鏡的(de)焦(jiao)距越短(duan)，聚(ju)焦(jiao)鏡的(de)焦(jiao)深就越淺，焦(jiao)深淺就容易導致切不深。

二(er)：焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)距越短(duan)，聚(ju)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)點(dian)越小(xiao)，切(qie)縫(feng)就越小(xiao)，縫(feng)小(xiao)不(bu)利于(yu)切(qie)割(ge)(ge)出(chu)來熔渣的(de)(de)掉(diao)落，導致切(qie)不(bu)透。所以我(wo)(wo)們(men)一(yi)般(ban)盡(jin)量使用120-150mm之間的(de)(de)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)距去做(zuo)光(guang)纖切(qie)割(ge)(ge)機的(de)(de)聚(ju)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)。另(ling)外(wai)我(wo)(wo)們(men)為什么不(bu)用長(chang)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)距的(de)(de)準直(zhi)(zhi)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)，這里涉及到兩個方面的(de)(de)原因(yin)：一(yi)：用長(chang)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)距的(de)(de)光(guang)纖準直(zhi)(zhi)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)，需要更大的(de)(de)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)片直(zhi)(zhi)徑，會(hui)導致機械設計比較麻煩，二(er)：用長(chang)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)距的(de)(de)光(guang)纖準直(zhi)(zhi)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)會(hui)導致在(zai)聚(ju)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)時候，對光(guang)纖切(qie)割(ge)(ge)機的(de)(de)聚(ju)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)點(dian)很敏感(gan)，一(yi)旦(dan)偏離聚(ju)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)點(dian)一(yi)點(dian)點(dian)就會(hui)出(chu)現(xian)切(qie)不(bu)透的(de)(de)現(xian)象(xiang)出(chu)現(xian)。這也就是(shi)我(wo)(wo)們(men)一(yi)般(ban)光(guang)纖切(qie)割(ge)(ge)機的(de)(de)聚(ju)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)一(yi)般(ban)在(zai)：60-100mm之間的(de)(de)原因(yin)。

激光束的擴束

實(shi)際應用(yong)中經常需要(yao)對激(ji)光(guang)光(guang)束(shu)進行(xing)擴(kuo)束(shu)。要(yao)實(shi)現這一功(gong)能(neng)，至少需要(yao)兩片透鏡(jing)(jing)。大多(duo)數激(ji)光(guang)擴(kuo)束(shu)鏡(jing)(jing)采用(yong)伽利略式(shi)設計(ji)，由正透鏡(jing)(jing)和(he)負透鏡(jing)(jing)組(zu)合(he)而成。由于較低的擴(kuo)展(zhan)系數，簡單、緊湊(cou)的結構而被廣泛應用(yong)，擴(kuo)束(shu)鏡(jing)(jing)通過(guo)放大激(ji)光(guang)光(guang)束(shu)來實(shi)現更(geng)小(xiao)的聚焦光(guang)斑。

為了使(shi)相差(cha)盡(jin)小化，選擇這種(zhong)平(ping)凸和平(ping)凹透鏡(jing)，并且(qie)使(shi)他們平(ping)面(mian)的(de)一側面(mian)對放置(zhi)。使(shi)用透鏡(jing)的(de)中(zhong)心部分可(ke)進一步減(jian)小相差(cha)，因此選擇較(jiao)大尺(chi)寸的(de)透鏡(jing)會(hui)有幫助。這種(zhong)擴(kuo)(kuo)束(shu)(shu)(shu)的(de)設計稱(cheng)為伽利略式(shi)擴(kuo)(kuo)束(shu)(shu)(shu)。采用兩片正焦(jiao)距的(de)凸透鏡(jing)同(tong)樣可(ke)以實現(xian)擴(kuo)(kuo)束(shu)(shu)(shu)功能(neng)，稱(cheng)為開普勒式(shi)擴(kuo)(kuo)束(shu)(shu)(shu)，但這種(zhong)設計的(de)尺(chi)寸更(geng)長。

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