【激光应用要点】激光扩束镜可以反向使用吗？

图 1: 扩束镜通常采用一个小的物镜和一个较大的像镜来增大光束直径，但它们也可以反过来使用一个大的物镜和一个小的像镜来减小光束直径。

激光扩束镜通常用来增大激光束的直径以减少发散，通过在聚焦元件前扩大光束来最小化聚焦光斑的尺寸，或者通过降低功率密度来防止系统内部的激光损伤。

在一个典型的激光扩束镜方向，光束首先会遇到一个小的物镜，然后被一个较大像镜准直（图1）。光束直径、发散度和放大率（MP）之间的关系如下：

放大倍率（MP）现在可以用光束发散度或光束直径来表示。

改变激光束扩束镜的方向会使放大倍率发生反转。

例如，如果将一个 5X 的激光扩束镜反向使用，那么它现在的新放大倍数将是1/5，而不是5。光束直径因此成功减少，但 公式1 和 2 表明光束的发散度会增大。

在前面的例子中，离开 5X 激光扩束镜的光束，其输出光束发散度为输入光束发散度的1/5。然而，当反向使用时，输出光束发散度将是输入光束发散度的 5 倍。

这意味着在许多情况下，反向使用的激光扩束镜会减小激光扩束镜近处的光束直径，但发散会导致在远处的直径变大。

如果用户的目标是在远处有一个小的光束，这可能无法实现用户所期望的最终结果。

激光器的光束发散通常可以在用户手册或规格书中找到。也可以通过测量距离激光器1处的光束直径和距离激光器 2处的光束直径来近似计算：

除了增加发散度之外，反向使用激光扩束镜还有其他注意事项，因为它们通常是为了放大光束。

鬼影反射 

典型的激光扩束镜被设计用于增大光束直径时考虑到了鬼影反射或透镜元件上不需要的内部反射。除非激光扩束镜是专门为反向设计的，否则它很可能没有经过反向使用的鬼影反射验证。

鬼影反射会导致内部聚焦，从而降低光束质量，还有可能损坏内部元件。这并不特别常见，因为在典型方向上使用的激光扩束镜没有鬼影反射，在反方向上也不会有鬼魂反射。然而，鬼影反射仍然是一种可能性，因此值得验证，特别是在与高功率激光器一起使用时。

激光诱导损伤阈值（LIDT）

损伤阈值通常被指定为输入孔径的最大入射功率或能量。在反向使用激光扩束器时，原来的出口孔径现在是 "新 "的输入孔径。该表面现在暴露在比通常更高的能量下，在验证激光扩束镜的功率或能量处理能力时需要考虑到这一点。