扩束镜（Beam Expander）是一种用于扩展激光束直径的光学元件，通过改变光束的发散角来调整激光束的大小。扩束镜的作用是将输入的较小直径光束扩展成较大的输出光束，同时保持光束的平行性和质量。它在激光加工、光通信、激光测距、激光雷达以及光学实验室中有着广泛的应用。
扩束镜的类型：

伽利略型扩束镜（Galilean Beam Expander）：

这种扩束镜是由一个负透镜（凹透镜）和一个正透镜（凸透镜）组合而成。负透镜用于发散输入的激光束，正透镜再将发散的光束进行汇聚，以形成扩展的平行光束。
伽利略型扩束镜通常更为紧凑，没有焦点位置（光束在镜组之间不会交叉），所以在应用中不会产生焦点损伤问题，适合中低功率的激光器使用。

开普勒型扩束镜（Keplerian Beam Expander）：

由两个凸透镜（正透镜）组成，输入光束首先通过一个凸透镜聚焦到一个焦点，再经过第二个凸透镜进行扩展。
开普勒型扩束镜的光学路径较长，且中间存在焦点位置（光束在镜组之间交叉）。它在高功率激光系统中需要特别注意焦点位置处的功率密度，以避免损坏光学元件。
这种扩束镜更适合精密实验或需要较大倍率的扩束，因为它能提供较好的光学质量和均匀性。

扩束镜的关键参数：

倍率：

扩束镜的倍率指的是它扩展激光束直径的倍数。例如，10倍扩束镜可以将输入直径为1 mm的光束扩展为10 mm。
不同的倍率适用于不同的应用场合，选择适当的倍率可以确保光束的质量和扩展需求相匹配。

入射光束直径：

扩束镜的输入孔径需要与激光束的入射直径匹配。较大的入射孔径可以适应更宽的光束，但也可能增加扩束镜的体积。

波长适应性：

扩束镜通常针对特定的激光波长设计，透镜材料和镀膜需要与激光波长匹配，以确保最小的反射损耗和高透光率。
常见的波长有1064 nm（Nd

激光）、532 nm（绿光激光）、355 nm（紫外激光）等。

消像差设计：

高精度扩束镜通常需要消除像差（如球面像差、色差等），以确保扩束后的光束能够保持良好的光束质量和低发散角。这在高精度激光加工和光学实验中尤为重要。

扩束镜的作用和应用：

减少光束发散角：

通过扩展光束直径，可以减小激光束的发散角，提高激光束的平行性，使其适合于长距离传输。这在激光测距和激光通信系统中非常重要。

提高光束质量：

扩束后的激光束直径变大，光斑尺寸变小，使得光束在聚焦时可以达到更小的焦点尺寸，提高激光加工的精度和效率。

适配其他光学设备：

扩束后的光束可以更好地匹配其他光学元件（如光学滤波器、透镜、扫描系统等）的孔径，从而优化整个光路系统的耦合效率。

激光雷达与遥感：

在激光雷达（LiDAR）和光学遥感设备中，扩束镜可以确保激光束在发射时能够覆盖更广的区域或精确地对准目标，提高探测精度。

实验室应用：

在光学实验中，扩束镜有助于调整光束大小，以便于干涉实验、光学元件的测试与调试等。

扩束镜的选择和使用注意事项：

与激光波长匹配：确保扩束镜的镀膜和透镜材料与使用的激光波长匹配，以避免光学损耗和热效应。
功率承载能力：在高功率激光应用中，要特别注意扩束镜的功率承载能力，避免损坏镀膜或光学元件。
光束质量保持：在使用扩束镜时，要确保激光束的模式和质量不受到不必要的影响。高质量的扩束镜能保持光束的平行性和波前质量。

扩束镜在光学系统中是一种实用且重要的工具。通过改变光束的直径和发散角，它们能够提升光学系统的性能，使得激光束更适合于不同的应用场景，如远距离传输、精密加工和科学研究。