激光切割机光学相关知识
激光切割基础知识分析解析
激光切割基础知识分析解析激光切割是一种利用激光束对材料进行加工的技术。
激光切割是目前应用最广泛的激光加工方法之一，广泛应用于金属材料、非金属材料、电子元件、汽车制造等领域。
激光切割的原理是利用高能量密度的激光束对材料进行加热，使其局部区域温度迅速升高，超过材料的熔点或汽化点，然后通过气流、液流或机械力将熔化或气化的材料排出，从而实现对材料的切割。
激光切割的基础知识主要包括激光的特性、激光切割的过程和机理。
首先，了解激光的特性对于理解激光切割是至关重要的。
激光是一种被放大和聚焦的光束，具有高亮度、高单色性和高直行性的特点。
这些特性使得激光切割能够实现高精度和高效率的切割。
其次，激光切割的过程可以分为激光与材料的相互作用、材料的加热和熔化、气流或液流的喷射和残余物的排除四个阶段。
激光束与材料相互作用时，光能被吸收并被转化为热能，使材料的温度升高。
材料的加热和熔化过程中，激光束的功率会继续将热能传递给材料，使其达到熔化或气化的温度。
气流或液流的喷射会将熔化或气化的材料带走，形成切割缝，实现对材料的切割。
残余物的排除是指将切割过程中剩余的熔渣、气化物或液化物清除，以保证切割质量。
最后，激光切割的机理主要有热传导切割、氧化燃烧切割和蒸发切割三种。
热传导切割是指利用激光束的光能将材料加热到熔点，然后通过热传导的方式使材料断裂。
氧化燃烧切割是指在切割过程中，激光束的光能与材料的氧化剂反应产生燃烧，进一步加热材料实现切割。
蒸发切割是指激光束的光能直接使材料局部区域的温度超过了材料的汽化点，使材料瞬间变为气态，然后通过气流喷射将气化物吹走，实现切割。
总之，激光切割是一种高精度、高效率的材料加工方法，可以广泛应用于各个领域。
理解激光的特性、激光切割的过程和机理对于深入研究和应用激光切割技术具有重要意义。
激光切割常规知识点总结
激光切割常规知识点总结一、激光切割的基本原理激光切割是利用激光束对材料进行加热并使其融化，然后利用气体吹掉熔融材料，实现对工件的切割和加工。
激光切割的基本原理包括以下几个方面：1. 光学原理：激光切割系统由激光器、准直器、聚焦镜和切割头等部件组成。
激光器产生的激光束经过准直器和聚焦镜聚焦成一束高能密度的激光束，并通过切割头对工件进行切割。
2. 热力学原理：激光束对材料的作用主要是利用激光的光能将材料加热至熔点或汽化点，使其发生相变并形成蒸汽，然后利用气流将蒸汽吹离工件表面，以实现切割和加工。
3. 动力学原理：激光切割过程中需要控制激光束的能量密度、聚焦深度和切割速度等参数，以实现对工件的精确切割和加工。
二、激光切割设备激光切割设备是实现激光切割加工的关键装备，主要包括激光器、光纤传输系统、切割头、数控系统和辅助气体系统等部件。
激光切割设备的主要特点包括以下几个方面：1. 激光器：激光切割设备通常采用二氧化碳激光器、光纤激光器或固体激光器等作为激光源，具有高能量密度、高光束质量和长寿命等优点。
2. 切割头：切割头是激光束对工件进行切割的部件，主要包括焦距调节装置、气体喷嘴、光斑调节器和感应器等部件，能够实现对激光束的调节和控制。
3. 数控系统：激光切割设备通常配备数控系统，能够实现对切割参数、切割路径和切割速度等参数的精确控制，以实现对工件的精确切割和加工。
4. 辅助气体系统：辅助气体系统包括氧气、氮气和惰性气体等，用于实现对切割过程中产生的熔融材料和烟尘的清除，以保证切割质量和工作环境的清洁。
三、激光切割的材料激光切割能够对金属材料和非金属材料进行切割和加工，主要包括以下几类材料：1. 金属材料：包括碳钢、不锈钢、铝合金、铜合金、钛合金和镍合金等金属材料，具有导热性好、熔点高和导电性强等特点。
2. 非金属材料：包括塑料、橡胶、布料、陶瓷和玻璃等非金属材料，具有熔点低、易氧化和易挥发等特点。
激光切割不仅可以对单一材料进行切割，还可以对多种复合材料进行加工，例如通过调节激光切割参数和使用不同的辅助气体，可以实现对金属与非金属的复合材料的切割和加工。
激光切割机工作原理
激光切割机工作原理激光切割机是一种常用于工业加工的高精度切割设备，它利用激光束对材料进行切割。
激光切割机的工作原理涉及激光发射、光路传输、光束聚焦和材料切割等多个环节。
1. 激光发射：激光切割机使用激光器产生高能量、高密度的激光束。
激光器通常采用二氧化碳激光器或光纤激光器，它们能够将电能转化为激光能量。
激光器通过电流或光束的激励，使激光介质中的原子或分子跃迁至高能级，产生激光光子。
2. 光路传输：激光光束从激光器中发出后，经过一系列的光学元件进行传输和整形。
光学元件包括准直镜、平面反射镜、透镜等，它们的作用是调整激光光束的方向、形状和能量密度。
3. 光束聚焦：经过光路传输后，激光光束进入聚焦系统。
聚焦系统通常由透镜组成，它能够将激光光束聚焦到非常小的焦点上。
聚焦后的激光光束能够达到很高的能量密度，使其能够在材料表面产生高温和高压。
4. 材料切割：激光光束经过聚焦后，照射到待切割的材料表面。
激光光束的高能量密度使材料表面迅速升温，使其熔化、汽化或氧化。
同时，激光光束的高压能够将熔化或汽化的材料迅速吹散，形成切割缝隙。
激光切割机通过控制激光光束的移动路径和功率，实现对材料的精确切割。
激光切割机的工作原理可以通过以下几个方面来进一步理解：1. 激光与材料的相互作用：激光光束与材料相互作用时，主要通过吸收、散射和反射等方式来改变材料的物理性质。
不同材料对激光的反应不同，因此需要针对不同材料选择合适的激光参数和切割方式。
2. 激光功率和速度的控制：激光切割机通过控制激光器的功率和移动速度来实现对切割过程的控制。
功率的大小决定了激光束的能量密度，速度的快慢决定了切割的速度和质量。
通过调整这两个参数，可以实现对不同材料和切割要求的适应。
3. 辅助气体的使用：在激光切割过程中，通常会使用辅助气体来帮助切割。
常用的辅助气体有氮气、氧气和惰性气体等。
辅助气体的主要作用是将切割区域的熔化或汽化材料迅速吹散，保持切割缝隙的清洁和稳定。
激光切割机工作原理和应用
激光切割机工作原理和应用激光切割机是一种利用高能激光束对材料进行切割的先进工具。
它采用激光器把激光束聚焦在一点上，通过高能激光束对材料进行加热，从而达到切割的目的。
激光切割机具有切割速度快、切口小、切割质量好、自动化程度高等优点，广泛应用于金属、非金属材料的切割加工领域。
1.激光器产生激光束：激光切割机通过激光器产生高能激光束，激光束具有高单色性和高能量密度。
2.激光束聚焦：激光束通过反射镜的聚焦，使其能量密度集中在一个狭小的点上。
3.材料加热：激光束聚焦在材料上，将激光能量转化为热能，使材料局部升温。
4.材料熔化：当材料温度达到一定程度时，材料开始熔化。
在熔化的同时，激光束继续施加热量。
5.气体喷嘴吹扫：通过气体喷嘴将熔融池中的气体吹除，使熔融池壁形成一道光滑的切割缝隙。
6.均匀进给：在切割过程中，工件与激光束相对运动，通过机床控制系统控制工件的运动轨迹，实现切割。
1.金属切割：激光切割机可以对金属材料进行高速、高精度、无接触切割加工，广泛应用于汽车、航空航天、电子、机械制造等行业。
2.非金属切割：激光切割机对非金属材料如塑料、木材、皮革等也有广泛的应用，例如在纺织行业中，激光切割机可以对布料进行裁剪。
3.非金属雕刻：激光切割机还可以通过调整激光功率和扫描速度，实现对非金属材料的雕刻加工，例如在工艺品、礼品制作中。
4.精密加工：激光切割机可以实现对小零件的精密加工，如电子元件、光学器件、微小零件等。
5.板材切割：激光切割机可以对金属板材进行切割，减少了传统切割方法的人力成本和产品成本。
总而言之，激光切割机凭借其高速、高精度和高自动化程度，成为现代工业生产中不可或缺的一种切割工具，被广泛应用于各行各业的材料切割和加工领域。
激光切割机光学相关知识ppt课件
为光波长， 为高斯光束的束腰半径。
14
高斯光束质量的 评价
光束质量是激光可聚焦程度的度量。 描述激光光束品质的因子 定义为：
聚焦和扩束准直都不会改变光束质量。
15
高斯光束的模式分布
16
高斯光束模式
TEMlm
m表示沿x方向有m条节线，l表示沿y方向有l条节线。
17
高斯光束的透镜变换
01
9
10
相位延时器
波晶片简称波片，也叫相位延时器，用来改 变或检验光的偏振情况。当线偏振光垂直入射到 晶片，其振动方向（与光的传播方向垂直）与晶 片光轴夹 θ 角，于是入射的振动光分解成垂直于 光轴和平行于光轴的两个分量，它们对应晶片中 的 o光和e光，而波片能使互相垂直的两光振动间 产生附加光程差。
如果机床台面太大，光程超过6米则要求附加特殊光路设计 来使得光束聚焦情况在整个工作台面保持一致。
28
激光扩束镜
作用：一、扩展激光束的直径； 二、减小发散角，实现准直传输。
（对高斯光束来说，光束直径和发散角的乘积为定值） 激光切割机上一般不要装扩束镜，只有在光路比较长的 情况下才用。如果光路从激光器到切割头上的距离超过
该激光器的质量光程，这时候就要加扩束镜。
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光路补偿系统
30
移动透镜
在切割头增加一独立的移动透镜的F轴。当机床工作 台移动或光轴移动时，光束从近端到远端F轴同时移动， 使聚焦后光斑直径在整个加工区域内保持一致。
1 (l )
2 (l)
02
l1 A B l2 q(0) qA qB qC
高斯光束经光学系统变换后仍保持高斯分布的特性。 通过变换矩阵可以解出经光学系统变换后，高斯光束 的束腰半径和束腰位置。
激光切割机工作原理
激光切割机工作原理激光切割机是一种常见的工业设备，它利用激光束对材料进行切割。
激光切割机的工作原理主要包括激光发生器、光束传输系统、光束聚焦系统和工件挪移系统等几个关键部份。
1. 激光发生器：激光切割机的激光发生器主要是通过激光器将电能转化为激光能量。
常见的激光器有二氧化碳激光器（CO2激光器）、光纤激光器等。
其中，CO2激光器是最常用的激光源之一，其工作原理是通过电子激发气体份子，使其产生激光。
2. 光束传输系统：光束传输系统用于将激光从激光发生器传输到光束聚焦系统。
这个系统通常由光纤或者镜片组成，它能够保持激光的稳定性和一致性，并将激光束引导到正确的位置。
3. 光束聚焦系统：光束聚焦系统的主要作用是将激光束聚焦到一个极小的点上，以提高激光能量的密度。
光束聚焦系统通常由透镜组成，通过调整透镜的位置和角度，可以改变激光束的聚焦效果。
4. 工件挪移系统：工件挪移系统是激光切割机的关键组成部份之一，它用于控制工件在切割过程中的挪移。
通常，工件会放置在一个工作台上，通过控制工作台的挪移，使得激光能够在工件上进行切割。
工件挪移系统通常由机电、传动装置和控制系统组成。
激光切割机的工作过程如下：首先，激光切割机的激光发生器会产生一束高能量的激光束。
然后，激光束通过光束传输系统传输到光束聚焦系统。
光束聚焦系统将激光束聚焦到一个非常小的点上，形成一个高能量密度的激光束。
接下来，工件挪移系统会控制工件在切割区域内挪移，使得激光束能够沿着预定的路径进行切割。
在切割过程中，激光束的高能量会将工件上的材料加热至融化或者汽化状态，然后通过气流或者其他方式将熔化或者汽化的材料吹走，从而实现切割。
激光切割机的工作原理具有以下优点：1. 高精度：激光束的聚焦能力非常强，可以实现对材料的精切当割，切割边缘光滑，无需二次加工。
2. 高效率：激光切割速度快，切割效率高，适合于大批量生产。
3. 灵便性：激光切割机可以根据不同的切割要求进行调整，适合于各种形状的切割。
光纤激光切割机原理
光纤激光切割机原理
光纤激光切割机是一种利用激光束对工件进行切割的设备。
它是利用激光束的高能量浓度和高聚焦性能，在工件表面产生高温区域，从而使工件表面材料融化或蒸发，并通过对切割时的材料蒸发物进行脱除，实现切割的目的。
光纤激光切割机的主要原理是利用激光器将电能转换为光能。
激光器通过光纤将激光束传输到切割头。
切割头内有一个透镜，能够将光束集中聚焦。
聚焦后的光束能量非常高，可以使工件表面的材料迅速升温并融化。
通常情况下，光纤激光切割机使用CO2激光器或光纤激光器
作为光源。
这两种激光器都是通过在材料中产生激光束来实现切割的。
CO2激光器产生的激光束波长为10.6微米，适用于
对非金属材料的切割，而光纤激光器产生的激光束波长为1.06微米，适用于对金属材料的切割。
在切割过程中，光束通过切割头聚焦到工件上。
光束的高能量密度使得工件表面的材料迅速升温，并融化或蒸发。
同时，机器移动切割头，使得光束沿着预定的路径进行切割。
切割路径可以通过计算机控制，从而实现对不同形状的工件进行精确切割。
在切割过程中，激光切割机需要控制光束的焦点位置、功率和速度等参数，以便实现对不同材料的切割需求。
为了提高切割效果，通常还会在切割头上设置气体喷嘴，以将气体喷射到切割区域，帮助清洁切割区域和冷却工件表面。
总之，光纤激光切割机通过将激光束聚焦到工件上，利用高能量密度使工件表面材料融化或蒸发，从而实现切割的过程。
这种切割方式不会产生机械应力和接触应力，切口质量好，适用于各种材料的切割。
激光切割机行业小知识
激光切割机行业小知识激光切割机是一种利用激光束对材料进行切割的设备。
它具有高精度、高效率和灵活性的优点，被广泛应用于各种材料的切割加工领域。
在了解激光切割机行业小知识之前，我们先来了解一下激光切割机的工作原理。
激光切割机是利用激光束高能量的特性，通过对物料进行加热和蒸发，从而实现对材料的切割。
激光束经由激光发生器产生，然后经由镜片和光纤进行传输，最终由镜头聚焦到工件表面。
激光束在物料表面产生的高温能量会使物料迅速加热，并在一瞬间蒸发形成气体。
这种气体通过高压气体喷嘴将切割区域清除，最终实现对材料的切割。
激光切割机行业小知识一：激光切割机的优点激光切割机具有许多优点，使得它成为现代切割加工工业中的重要设备之一。
首先，激光切割机的切割速度快。
由于激光束具有很高的能量密度，它能够在短时间内加热并蒸发物料。
相比之下，传统的机械切割方法需要更长的时间来完成同样的工作。
其次，激光切割机的切割精度高。
激光切割机可以通过调整激光束的聚焦长度和功率来控制切割深度和速度，从而实现更加精确的切割。
这对于一些需要高精度的行业来说非常重要，例如电子元件制造、汽车制造等。
另外，激光切割机可以切割各种类型的材料。
无论是金属材料、非金属材料还是复合材料，激光切割机都可以轻松应对。
这种多样性使得激光切割机在不同行业中都有广泛的应用。
最后，激光切割机具有较少的切割残留物。
激光切割过程中，大部分材料会蒸发成气体，不会产生很多废料。
这不仅减少了对环境的污染，还节省了后续处理的成本。
激光切割机行业小知识二：激光切割机的应用领域由于激光切割机的优点，它在许多不同的行业中都有着广泛的应用。
首先，激光切割机在金属加工行业中得到了广泛的应用。
金属材料的切割是激光切割机最主要的应用之一。
激光切割机可以对不锈钢、铝、铜及其他金属材料进行高质量的切割，满足自动化生产线中对图案切割、零件切割的需求。
其次，激光切割机在汽车制造业中也有着广泛的应用。
激光切割机可以对汽车零部件进行高精度的切割，使得汽车生产线更加高效。
激光切割机工作原理
激光切割机工作原理激光切割机是一种利用激光束对材料进行切割的高精度设备。
它通过将高能量的激光束聚焦在极小的区域上，使材料在激光束的热作用下迅速融化、汽化或者燃烧，从而实现对材料的切割。
激光切割机的工作原理可以分为以下几个步骤：1. 激光发生器产生激光束：激光切割机的核心部件是激光发生器，它通过激光介质的受激辐射作用，将电能转化为激光能量。
激光发生器通常采用激光二极管或者激光器作为光源，产生高能量、高聚焦度的激光束。
2. 激光束传输和聚焦：激光束经过透镜系统的传输和聚焦，使其能量密度集中在一个非常小的区域内。
透镜系统通常由凸透镜和凹透镜组成，通过调整透镜的位置和角度，可以控制激光束的聚焦效果。
3. 材料与激光相互作用：激光束聚焦后，照射到待切割的材料表面。
材料可以吸收、反射或者透过激光束。
当激光束被材料吸收时，材料表面的温度迅速升高，达到融化或者汽化的温度，形成一个小孔。
4. 激光切割：当材料表面形成小孔后，激光束继续向下穿过材料，与材料内部相互作用。
激光束的能量使材料在激光束的作用下熔化、汽化或者燃烧，形成切割缝隙。
由于激光束的高能量和高聚焦度，切割缝隙非常细小，能够实现高精度的切割。
5. 气体辅助切割：为了提高切割效果和速度，激光切割机通常会使用气体辅助切割技术。
气体（如氮气、氧气或者惰性气体）通过喷嘴喷射到切割缝隙中，将熔化的材料吹走，同时冷却切割区域，防止材料重新粘合。
总结：激光切割机利用高能量、高聚焦度的激光束对材料进行切割。
通过激光发生器产生激光束，经过透镜系统的传输和聚焦，将激光束能量密度集中在材料表面，使其融化、汽化或者燃烧，形成切割缝隙。
激光切割机的工作原理可以实现高精度、高效率的切割，广泛应用于金属加工、电子创造、汽车工业等领域。
激光切割机工作原理
激光切割机工作原理激光切割机是一种利用激光束对材料进行切割的设备。
它采用高能密度的激光束，通过对材料表面进行照射，使材料局部加热并融化，然后利用气体喷嘴将融化的材料吹走，从而实现切割的目的。
激光切割机的工作原理可以分为以下几个步骤：1. 激光发生器：激光切割机的核心部件是激光发生器。
激光发生器产生高能量的激光束，通常使用CO2激光器或者光纤激光器。
激光束经过准直透镜和聚焦透镜后变为高能密度的激光束。
2. 材料照射：激光束被聚焦透镜聚焦后，通过光路系统照射到待切割的材料表面。
激光束的高能量密度使材料表面迅速加热，达到融化点。
3. 气体喷嘴：激光束照射到材料表面时，同时通过气体喷嘴喷出辅助气体，常用的辅助气体有氮气、氧气和惰性气体。
辅助气体的作用是将融化的材料吹走，防止产生熔渣。
4. 切割控制系统：激光切割机配备了一套切割控制系统，可以根据切割要求对激光切割机进行参数设置。
切割控制系统可以控制激光功率、切割速度、气体流量等参数，以实现对不同材料的切割。
5. 切割过程：当激光束照射到材料表面时，材料表面的温度迅速升高，达到融化点后开始融化。
同时，辅助气体喷嘴喷出的气流将融化的材料吹走，形成切割孔。
激光束沿着预先设定的路径进行挪移，实现对材料的切割。
6. 切割质量检测：激光切割机还配备了切割质量检测系统，可以实时监测切割过程中的光斑大小、切割速度等参数，以保证切割质量的稳定和一致性。
激光切割机工作原理的优势在于其高精度、高速度和高效率。
激光束的高能量密度可以实现对各种材料的精切当割，包括金属、非金属等。
此外，激光切割机还具有无接触、无磨损、无变形等特点，可以实现对复杂形状的材料进行切割。
总结起来，激光切割机工作原理是利用高能量密度的激光束对材料进行照射和加热，通过辅助气体喷嘴将融化的材料吹走，实现对材料的切割。
激光切割机具有高精度、高速度和高效率的优势，广泛应用于各个行业，包括创造业、汽车工业、航空航天等领域。
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激光扩束镜
作用：一、扩展激光束的直径； 二、减小发散角，实现准直传输。
（对高斯光束来说，光束直径和发散角的乘积为定值）
激光切割机上一般不要装扩束镜，只有在光路比较长的 情况下才用。如果光路从激光器到切割头上的距离超过
受激辐射的特点： 受激辐射所产生的光子与外来光子具有相同的：
相位信息 传播方向 偏振状态
由于激光在谐振腔内部金属表面的来回反射， 最终会形成一种有着固定偏振方向的线偏振光。
垂直于入射面的分量更容易反射， 平行于入射面的分量更容易投射。
由于线偏振光在激光切割中存在一定的缺陷性，所以 现在都选用圆偏振光来进行切割。
光纤激光器的优点
1. 转换效率高（高达20%） 2. 寿命长，可在恶劣环境下工作 3. 无需庞大的水冷和风冷系统，以及电源系统 4. 外形紧凑，体积小，且方便光纤导出。
性能对比
首先，作为主流的传统的激光切割、焊接设备都采用 CO2激光器，可以稳定切割20mm以内的碳钢，10mm以内 的不锈钢，8mm以下的铝合金。光纤激光器在切割4mm以 内的薄板时优势明显，受固体激光波长的影响它在切割厚 板时质量较差。
工作物质 泵浦源
光学谐振腔
激励能源
工作物质
M 1 谐振腔
激光器结构示意图
激光
M2
轴快流二氧化碳激光器
激光器工作物质
CO2激光器的工作物质由CO2，N2和He三种气体组成。 CO2：产生激光辐射的气体 N2：起能量传递作用，增加激光上能级粒子数的累积 He：1. 有利于激光下能级的抽空；2. 实现有效的传热
圆偏振镜—四分之一波片
y
Ae
λ
线偏振光
d
Ax
Ao
光轴
当线偏振方向与晶体光轴成45°入射时，出射光变成圆偏振光。
高斯光束的主要特征参量
通常情形,激光谐振腔发出的基模辐射场,其横截面的振幅 分布遵守高斯函数,故称高斯光束.
高斯光束传播过程的发散性质
高斯光束和普通光束有很大的区别，它的传播方向性很好， 的讲，除光束中心以外，高斯光束并不沿 直线传播。
CO2激光器的优点
一、输出波段正好是大气窗口(即大气对 这个波长的透明度较高)
二、利用CO2分子的振动-转动能级间的 跃迁的，有比较丰富的谱线
三、比较大的功率和比较高的能量转换效率
光纤激光器
光纤激光器主要由泵源、耦合器、掺稀土元素光纤、谐振腔 等部件构成。泵源由一个或多个大功率激光二极管构成, 其发出 的泵浦光经特殊的泵浦结构耦合到作为增益介质的掺稀土元素 光纤内, 泵浦波长上的光子被掺杂光纤介质吸收, 形成粒子数反 转, 受激发射的光波经谐振腔镜的反馈和振荡形成激光输出。
普通光源：自发辐射，多波长，任意方 向，不相干
激光： 受激辐射，单色性好, 方向性好， 相干性好，亮度高.
光的电磁波特性
电磁波是一种横波，电场方向、磁场方向以及 传播方向三者相互垂直。 光是一种电磁波，也是一种横波，影响光场能 量分布的是电场强度矢量E，所以光的振动方 向即为电场矢量E的方向。
光的偏振状态
线偏振：光振动限于某一确定的平面内，光矢量在垂直 于传播方向的平面内的投影为一直线。
圆偏振：偏振面相对于传播方向随时间以圆频率w 旋转， 且在垂直于传播方向的平面上的投影构成一个圆。
椭圆偏振：偏振面相对于传播方向随时间以圆频率w 旋转， 且在垂直于传播方向的平面上的投影构成一个椭圆。
激光是一种偏振光，这是由激光形成的原理决定的。
激光切割机光学相关知识
2012年2月22日整理
光的粒子特性
当光与物质相互作用时，如果产生原子对光的 发射和吸收的话，就可以体现出光的粒子性（光子）。
激光（laser）
光的受激辐射放大，即激发态（高能级）粒子 受到外来光子的激励作用跃迁到基态（低能级）， 同时发射一个与外来光子完全相同的光子。
激光的主要特性
02
l1 A B l2 q(0) qA qB qC
高斯光束经光学系统变换后仍保持高斯分布的特性。 通过变换矩阵可以解出经光学系统变换后，高斯光束 的束腰半径和束腰位置。
l2
f
(
f
( f l1 )f 2
l1 )2 0212
2 02
(
f
f
2 2 01
l1
)2
021
2
典型激光器
激光器的组成
常用激光器由三部分组成：
该激光器的质量光程，这时候就要加扩束镜。
光路补偿系统
移动透镜
在切割头增加一独立的移动透镜的F轴。当机床工作 台移动或光轴移动时，光束从近端到远端F轴同时移动， 使聚焦后光斑直径在整个加工区域内保持一致。
控制聚焦镜
从上图可以看出，改变入射到聚焦镜上光斑的发散角可以改变焦点 的位置，所以我们可以在光路中加入曲率可调的反射镜片，通过气 压的控制改变它的曲率半径，从而改变光束的发散角。
如何从将线偏振光 转变成圆偏振光？
相位延时器
波晶片简称波片，也叫相位延时器，用来改 变或检验光的偏振情况。当线偏振光垂直入射到 晶片，其振动方向（与光的传播方向垂直）与晶 片光轴夹 θ 角，于是入射的振动光分解成垂直于 光轴和平行于光轴的两个分量，它们对应晶片中 的 o光和e光，而波片能使互相垂直的两光振动间 产生附加光程差。
其次，正是由于CO2和光纤激光两者的波长相差一个数 量级，前者是不能用光纤传输的，后者可以用光纤传输，大 大增加了加工的柔性化程度。
再次，光纤激光的光电转化率高达25%以上，而CO2 激光的光电转化率只有10%左右，在电费消耗、配套冷却 系统等方面光纤激光的优势相当明显。
切割机外光路系统
在外光路设计时，首先要了解激光器的特性，激光器的发 散角、出口光斑的直径大小，激光器光腰所在的位置，光腰处 的光斑尺寸大小，选出最佳光程有效范围，设计时尽可能将光 腰位置设置在设备行程的中间，保持切割近端和远端不会有太 大的差别。
远场发散角
为光波长， 为高斯光束的束腰半径。
高斯光束质量的 评价
光束质量是激光可聚焦程度的度量。 描述激光光束品质的因子 定义为：
聚焦和扩束准直都不会改变光束质量。
高斯光束的模式分布
高斯光束模式
TEMlm
m表示沿x方向有m条节线，l表示沿y方向有l条节线。
高斯光束的透镜变换
01
1(l)
2 (l)