雷射擴束計算器

雷射擴束器是一種無焦光學系統，可在增大光束直徑的同時減小角發散。它通常由兩片透鏡組成，排列方式類似望遠鏡。擴束倍率也稱放大倍率，等於輸出光束直徑除以入射光束直徑。在理想系統中，它也等於第二片透鏡與第一片透鏡焦距絕對值的比值。五倍擴束器可將 2 mm 的入射光束擴展為 10 mm 的輸出光束。 光學擴展量守恆解釋了相應的發散角變化。忽略像差、光束截斷及有限孔徑造成的繞射時，角發散會依擴束倍率減小。入射發散角為 1 mrad 的光束通過五倍擴束器後，理想輸出發散角為 0.2 mrad。這種直徑與發散角的取捨，適用於遠距離傳播、光達、干涉量測、材料加工、對準，以及需要較小遠場光點的應用。 本計算器提供擴束後的直徑、理想輸出發散角，以及所需的第二片透鏡焦距絕對值。輸入第一片透鏡焦距的絕對值，即可使用同一套算式處理兩種常見配置。克卜勒式擴束器使用兩片正透鏡，間距約為兩者焦距之和。它會形成內部焦點，可對光束進行空間濾波，並使影像倒置。伽利略式擴束器採用負的第一片透鏡與正的第二片透鏡，間距約為兩者焦距絕對值之差。它結構較短且沒有內部焦點，在高功率應用中可能較有利。 實際設計不能只考慮近軸倍率關係。透鏡有效通光孔徑應在標稱光束直徑之外預留餘裕；依可接受的截斷程度，通常需要數個光束半徑的裕量。鍍膜必須符合波長與功率，透鏡材料必須能承受脈衝能量或連續光強度。像差、入射準直程度、透鏡間距、光束品質與對準狀況皆會影響實際發散角。因此，結果屬於理想化的初步規格，而非完整的光學設計。可用它比較擴束方案與焦距組合，再透過高斯光束傳播、孔徑檢查、損傷閾值、機械公差及實測光束參數確認設計。