一、 项目背景与客户需求

在工业激光加工领域，1064nm是最主流的波长之一。扩束镜通过压缩光束发散角，可以延长聚焦镜的焦深，保护激光器免受反向光伤害，并最终减小聚焦光斑，提升加工精度。本项目的目标是设计一款能够满足大多数工业场景的“工作母机”型扩束镜。

扩束倍率：10倍

工作波长：1064nm

输入光束直径（入瞳）：1.9mm

输出光束直径：19mm

核心性能指标：输出波前误差优于 λ/2 @ 1064nm，满足绝大多数工业应用需求。

机械要求：结构坚固，易于集成，具备抗激光损伤能力。

二、 设计思路与挑战

与追求衍射极限的科研级产品不同，工业级扩束镜的设计需要在性能、成本与鲁棒性之间取得最佳平衡。

核心挑战：

1064nm激光损伤阈值：光学元件的镀膜必须能承受较高的激光功率密度。

像差与成本平衡：无需追求极致像差校正，但需保证输出光束质量，以免影响加工质量。

环境适应性：结构设计需考虑工业环境下的轻微震动与温度波动。

三、 我们的解决方案：稳健且高效的标准设计

我们采用经典的伽利略式结构作为本方案的核心。

1. 光学设计

结构选择：采用伽利略式结构。该结构由一片负透镜（目镜）和一片正透镜（物镜）组成，无实像焦点，结构紧凑，避免了焦点处能量过高可能引起的空气电离问题，特别适合工业高功率应用。

镜片设计：经过优化，我们采用了两片式设计。通过使用标准级光学玻璃（n-bk7）和合理的面型搭配，有效控制了球差和彗差，确保在满足λ/2波前误差的前提下，实现了成本的最优化。

关键镀膜：所有光学表面均镀有1064nm高增透膜（AR@1064nm），单面剩余反射率＜0.5%，这不仅最大限度地提高了能量透过率，更重要的是显著降低了因反射光路返回激光器而造成损坏的风险。

2. 性能分析

点列图

波前图

波前质量：仿真分析表明，该设计在全口径下的波前误差稳定优于λ/2 @1064nm，完全满足激光打标、雕刻等应用的精度要求。光束发散角压缩：成功将输入光束的发散角压缩至原来的1/10。例如，若原始光束发散角为2mrad，经扩束后变为0.2mrad，这意味着在同样距离下，光束的直径变化更小，准直性更好。

3. 机械结构设计

工业级坚固性：镜筒采用一体式铝合金车制，结构刚性好，不易变形。

简易调焦机制：前端设有带防松锁圈的调焦环，用户可根据实际工作距离，轻松调节两镜组间距，以获得最理想的准直输出光束。

标准接口：提供标准SM接口或其他客户指定接口，方便快捷地集成到现有光路中。

四、 设计亮点与优势

高性价比：优化的两片式伽利略结构，在保证性能的同时，极大控制了制造成本，是工业应用的理想选择。

高可靠性：针对1064nm波长的抗高反膜设计以及坚固的机械结构，确保了设备在工业环境下的长期稳定运行。

紧凑轻便：无焦点的光路设计使得产品体积小、重量轻，易于安装和调整。

即插即用：作为标准方案，产品一致性好，交付周期短，可快速部署至生产线。

五、 典型应用领域

这款1064nm 10x激光扩束镜是以下应用的理想配套元件：

激光打标/雕刻机

小型激光焊接设备

非金属材料切割

激光测量与传感

娱乐激光显示

我们专注于为客户提供“恰到好处”的光学解决方案。无论是需要极致性能的科研项目，还是追求稳定与成本的工业应用，我们都能为您提供专业的技术支持与高质量的产品。

欢迎垂询，了解我们的标准光学元件库与定制服务。

附件：ZEMAX设计文件