激光是單波長的光源，具有良好的相干性能，在科研和工業(yè)等領(lǐng)域有著廣泛的運用。激光光學泛指用于激光內(nèi)外光路中的光學元件和器件，例如,激光聚焦鏡、反射鏡、擴束鏡、激光切割頭。
準直鏡是針對點光源來說的，而所謂的點光源，我們在生活中見的比較多的如：火柴頭點燃、老式手電筒的燈泡、從能量光纖中出來的激光。而對于我們工業(yè)激光行業(yè)來說，我們談準直鏡基本就是針對從能量傳輸光纖中出來的激光來談的。
能量光纖出來的光，是一個點光源，是有發(fā)散角（θ）的，這個參數(shù)一般可以查到的。如果我們把這個點光源放置于光纖準直鏡的焦點上，我們知道：從一個聚焦鏡（準直鏡其實際上把聚焦鏡反過來用）的焦點上發(fā)出的光，經(jīng)過聚焦鏡之后就變成了平行光。很多人問我經(jīng)過某個準直鏡之后出來的光束直徑是多大，今天我在這里給大家答案，就是2F*tag（1/2*θ），如發(fā)散角是10°，F(xiàn)=150mm，那么從準直鏡出來的光束直徑就=2*150*tag（5°）=26.2466mm。這個公式對于使用光纖傳輸?shù)恼耒R是焊接機選擇振鏡是有參考意義的。繼續(xù)往下講就是光纖切割機行業(yè)人士想了解的東西了。
經(jīng)過光纖準直鏡之后，激光進入光纖切割機的聚焦鏡，按照理論來說，準直鏡焦距÷聚焦鏡焦距=聚焦后能量密度相對于之前的密度比，如：準直鏡焦距是75mm，聚焦鏡焦距是150mm，75÷150=1/2，就是說經(jīng)過聚焦鏡之后聚焦光斑的面積相比于從剛從能量光纖出來的點光源的面積大一倍，能量密度是原來的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嗎？這里有幾個原因：
一：如果聚焦鏡的焦距越短，聚焦鏡的焦深就越淺，焦深淺就容易導(dǎo)致切不深。
二：焦距越短，聚焦點越小，切縫就越小，縫小不利于切割出來熔渣的掉落，導(dǎo)致切不透。所以我們一般盡量使用120-150mm之間的焦距去做光纖切割機的聚焦鏡。另外我們?yōu)槭裁床挥瞄L焦距的準直鏡，這里涉及到兩個方面的原因：一：用長焦距的光纖準直鏡，需要更大的鏡片直徑，會導(dǎo)致機械設(shè)計比較麻煩，二：用長焦距的光纖準直鏡會導(dǎo)致在聚焦的時候，對光纖切割機的聚焦點很敏感，一旦偏離聚焦鏡焦點一點點就會出現(xiàn)切不透的現(xiàn)象出現(xiàn)。這也就是我們一般光纖切割機的聚焦一般在：60-100mm之間的原因。
激光束的擴束
實際應(yīng)用中經(jīng)常需要對激光光束進行擴束。要實現(xiàn)這一功能，至少需要兩片透鏡。大多數(shù)激光擴束鏡采用伽利略式設(shè)計，由正透鏡和負透鏡組合而成。由于較低的擴展系數(shù)，簡單、緊湊的結(jié)構(gòu)而被廣泛應(yīng)用，擴束鏡通過放大激光光束來實現(xiàn)更小的聚焦光斑。
為了使相差盡小化，選擇這種平凸和平凹透鏡，并且使他們平面的一側(cè)面對放置。使用透鏡的中心部分可進一步減小相差，因此選擇較大尺寸的透鏡會有幫助。這種擴束的設(shè)計稱為伽利略式擴束。采用兩片正焦距的凸透鏡同樣可以實現(xiàn)擴束功能，稱為開普勒式擴束，但這種設(shè)計的尺寸更長。
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