扩束激光器
扩束激光器并不是一种独立发射激光的“新光源”，而是一种光学附件或子系统。它通常安装在激光器的输出口后，用于改变激光光束的直径和发散角。
主要类型
根据内部光学结构的不同，主要分为两类：
1.伽利略式扩束器
结构由一个负透镜（凹透镜作为物镜）和一个正透镜（凸透镜作为目镜组成）。
优点：
光路不经过焦点，因此没有高能焦点热点，安全性高，不易损伤光学元件。
结构紧凑，体积较小。
无反射面，透过率高。
缺点：无法在中间放置空间滤波器来清理光束模式。
应用：常用于高功率激光切割、焊接系统，以及需要紧凑型设计的场合。
2.开普勒式扩束器
结构由两个正透镜（凸透镜）组成，两透镜间距为两者焦距之和。
优点：
在两透镜之间有一个实焦点。可以在这里放置针孔（空间滤波器），滤除光束中的高频噪声和高阶模态，输出极高质量的近高斯光束（TEM00）。
放大倍数可以做得非常大。
缺点：
存在实焦点，能量密度极高，若灰尘落在焦点处会烧坏针孔或透镜，需严格防尘。
结构较长，体积较大。
应用：激光干涉仪、精密测量、科学实验、需要极高光束质量的场合。
日常维护
1.防尘：尤其是开普勒式扩束器的焦点处，严禁灰尘进入。使用时加盖防尘帽。
2.清洁：使用专用镜头纸和无水乙醇轻轻擦拭表面，避免划伤镀膜。
3.防震：精密光学仪器对振动敏感，固定时应牢固，避免剧烈晃动导致光轴偏移。
4.避免直视：扩束后的光束虽然发散角小，但功率密度依然极高，绝对禁止肉眼直视光束或其反射光。
注意事项
1.扩束比匹配：
确认激光器出射光束直径和目标需求，选择合适的扩束比（如3x,5x,10x等）。
2.波长范围：
扩束镜内的透镜镀膜必须针对特定激光波长优化（如1064nm,532nm,808nm等）。通用型可能损耗较大。
3.损伤阈值(LIDT)：
对于高功率激光（如kW级光纤激光），必须选择高激光诱导损伤阈值的光学元件，否则透镜会被瞬间烧毁。
4.准直调节：
大多数扩束器是可调焦的。安装后，需要通过观察远场光斑或使用剪切板来微调前后透镜间距，以获得最佳准直效果（最小发散角）。
5.光束质量因子(M2)：
扩束过程本身不应显著降低光束质量。优质扩束器应保持原有的M2值。
应用领域
1.工业激光加工与制造
这是扩束器应用最广泛的领域，主要用于提升加工精度和效率。
远距离激光切割与焊接：
痛点小光斑激光发散快，几米外光斑变大，能量密度下降，导致切割无力或焊缝变宽。
作用：扩束后，激光在长距离传输中保持极小的光斑尺寸，确保在数米甚至数十米外仍能进行高精度切割或深熔焊。
激光打标与雕刻：
作用：通过调节扩束比，可以改变最终聚焦透镜处的光斑大小。扩大光束通常能获得更细的焦点（配合短焦距聚焦镜），从而实现微米级的高精细度打标；或者在不改变焦点大小的情况下，扩大扫描振镜的有效工作区域。
表面处理（淬火、熔覆）：
作用：将高斯光束整形为平顶光束（Flat-top），使加热区域温度分布均匀，避免中心过热烧穿而边缘热量不足的问题。
2.精密测量与计量学
在这一领域，对光束的平行度和波前质量要求极高。
激光干涉仪（如迈克尔逊干涉仪）：
场景：用于检测机床精度、引力波探测（LIGO）、芯片光刻机对准。
作用：干涉测量需要高度相干且平行的参考光和测量光。扩束器能将发散激光转化为准直光束，减少因光束发散引起的相位误差，提高测量分辨率至纳米级。
激光跟踪仪与全站仪：
场景：大型工件（如飞机机身、船舶分段）的尺寸测量。
作用：减小光束发散，使激光点在大尺度空间内依然清晰可辨，提高测距精度和抗干扰能力。
全息摄影与显示：
作用：提供大面积均匀照明，确保全息图记录时的干涉条纹对比度。
3.科学研究与实验物理
粒子物理与核聚变研究：
场景：惯性约束核聚变（ICF）。
作用：需要将多路高能激光束精确扩束并同步聚焦到微小的靶丸上，实现极高的能量密度点火。
光谱学与原子物理：
场景：激光冷却原子、光镊技术。
作用：填充光学系统的孔径（Aperture Filling），充分利用透镜的数值孔径，提高收集效率或操控精度。
天文观测辅助：
场景：自适应光学系统的前端。
作用：扩束激光作为导星光源或校正光束，帮助望远镜实时修正大气湍流带来的像差。
4.激光雷达（LiDAR）与遥感
车载/机载LiDAR：
痛点：原始激光二极管发出的光束发散角大（几十度），探测距离短（<50米）。
作用：将光束扩束并发射，发散角缩小至毫弧度级别，使单点激光能探测到数百米外的物体，同时提高回波信号的信噪比。
卫星激光通信与测距：
场景：卫星间数据传输、月球激光测距。
作用：在发射端扩束以减少光束扩散，增加接收端捕获的光子数量；在接收端使用望远镜结构汇聚微弱信号。
5.医疗与美容
眼科手术（LASIK等）：
作用：将激光扩束后，通过复杂的扫描系统形成特定的光斑形状，精确切削角膜组织，同时保护周围健康组织。
皮肤科治疗：
场景：祛斑、嫩肤、脱毛。
作用：控制照射面积和能量密度，确保治疗均匀且不损伤表皮。
6.军事与国防
激光致盲武器：
作用：扩束后的高平行度光束可在远距离上保持高能量密度，有效致盲敌方传感器或人员。
目标指示与照射：
作用：为制导炸弹或导弹提供精确的激光照射点，扩束可减少环境散射影响，提高命中率。