聚焦光斑大小的确定

在进行激光切割时， 需要将一束激光聚焦在一块尽可能小的光斑上。如果需使功率密度最大以进行精密切割， 这是完全必需的。

光斑大小受多种因素的影响。其中最重要的因素有：

激光模式 (M 2)

衍射

球差

透镜的形状和焦距可以决定后两种因素。当然，激光模式是由激光器和光束传输系统决定的。

衍射

光具有波的性质， 因此不可避免地会出现衍射现象， 该现象存在于所有的光学系统中，能够决定这 些系统在性能 方面的理论限值 。

衍射会使光束在传 播过程中发生横向扩展 。如果在 对某个准直 激光光束进行聚焦时使 用的是一 个 “理想 ” 透镜，那么光斑的大小将 只受衍射作用的影响。

计算光斑大小的 公式如下：

这一等式可以用来计算 由非球面透镜产生的光斑大小。

衍射产生的最重要的影响是， 它使光斑大小 随焦距线性增加，但与光束的直径成反比。因此，如果 某个特定透镜的输 入激光光束 直径增加 ，由于衍射变弱，光斑会变小。

而且，如果对于某个特定激光光束，当焦距 减小时，光斑 也会变小。

M2- 激光模式 参数 :

正如您在上一个公式中看到的那样，焦点的大小与激光模式 参数，即 M 2 成正比 。M2 表示某条特 定光束在传 播过程中的发散速度；

对于一条理想的 TEM 00 激光光束 而言，M 2＝1。这 个参数是用高级仪表测 出的，激光器 制造商的规格中也会提供这一参数。

球差

您可以用一个理想透镜，对经过准直处理 的同轴光线进行聚焦。所有通过光学元件轴心 的光线将形成一个光斑，光斑的 尺寸是由衍射中的衍射 公式决定的。

不过，许多透镜都会受到球差的影响。球差带来的后果是，与那些穿过 透镜中央的光线相比，那些穿过 透镜边缘的光线与光轴的交点离透镜更近，