LBTEK 高精度变倍扩束镜主要由3组紫外熔融石英（UVFS）制成的透镜组成，以伽利略结构集成于机械外壳中。其中第1组和第2组透镜的相对位移会改变扩束镜的放大倍率，第2组和第3组透镜的相对位移会改变扩束镜的发散角。扩束镜的入射端刻有各个放大倍率对应的位置标识，出射端刻有各个放大倍率对应的位置标识和距离标识。对于准直入射光来说，当入射端和出射端旋转至对应位置标识一致时，可得到对应放大倍率下的准直扩束光束。标准的LBTEK 高精度变倍扩束镜放大倍率有1-3X、1-4X、2-10X可选，波长有355 nm、532 nm和1064 nm可选，其针对衍射极限优化设计，无内部焦点，非常适用于高功率激光加工行业。此外，LBTEK 支持不同波长、不同倍率变倍扩束镜的定制，详情请咨询LBTEK 技术支持。
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LBTEK 高精度变倍扩束镜——技术说明
一、概述
扩束镜是能够改变入射激光光束直径和发散角的透镜组件。扩束镜可以分为固定倍率扩束镜和变倍扩束镜两类，固定倍率扩束镜只能将入射激光光束直径放大到特定大小，而变倍扩束镜可以使入射激光光束直径在特定范围内调节。标准LBTEK 高精度变倍扩束镜可以进行放大倍率调节，实现入射激光光束1X-3X、1X-4X和2X-10X的倍率变化，工作波长有355 nm、532 nm和1064 nm可选。
LBTEK 高精度变倍扩束镜均针对衍射极限优化设计，且无内部焦点，适用于高功率激光加工行业，如激光打标、雕刻和切割等方面；此外，变倍扩束镜也可与一些对入射光斑直径要求较高的光学元件搭配使用，如衍射光学元件（DOE）、场镜等。
二、产品结构
LBTEK 高精度变倍扩束镜由3组透镜组成，第1组和第2组透镜的相对位移会改变扩束镜的放大倍率，第2组和第3组透镜的相对位移会改变扩束镜的发散角，3组透镜之间采用空气隙间隔方式安装于机械组件中。扩束镜的入射端刻有各个放大倍率对应的位置标识，出射端刻有各个放大倍率对应的位置标识和距离标识，对于准直入射光来说，当入射端和出射端旋转至对应位置标识一致时，可得到对应放大倍率下的准直扩束光束。LBTEK 高精度变倍扩束镜部分型号的机械外壳长度固定，不会随着放大倍率的改变而延伸，易于集成；外壳顶端有锁紧螺钉，可以保证工作时的稳定性；外壳表面带有M4的螺纹孔或预留有夹持件抱持位置，便于安装在光学系统中。
图1 LBTEK 高精度变倍扩束镜外观结构图（以VBE-532-2-10X为例）
三、光学性能
1. LBTEK 高精度变倍扩束镜工作原理
激光束经过扩束系统的变换矩阵为：
\( \)
上式f1为变倍组（前组）的焦距，f2为聚焦组（后组）的焦距。
假设入射光束截面边缘光线坐标为
；出射光束截面边缘光线坐标为
，则：
如果光束发散角θ=0，则放大倍率为：
如果光束发散角θ≠0，则放大倍率为：
2. LBTEK 高精度变倍扩束镜波前仿真图
LBTEK 高精度变倍扩束镜均按照入射光束发散角为0 °设计，通过改变变倍组（前组）的焦距f1的大小实现变倍扩束功能，下面为LBTEK 高精度变倍扩束镜的仿真波前图，波前差PV值均小于0.25λ：
图1 放大倍率为1X（左图）和3X（右图）的波前图 （VBE-532-1-3X）
图2 放大倍率为1X（左图）和3X（右图）的波前图 （VBE-1064-1-3X）
图3 放大倍率为1X（左图）和4X（右图）的波前图 （VBE-355-1-4X）
图4 放大倍率为1X（左图）和4X（右图）的波前图 （VBE-532-1-4X）
图5 放大倍率为1X（左图）和4X（右图）的波前图 （VBE-1064-1-4X）
图6 放大倍率为2X（左图）和10X（右图）的波前图 （VBE-355-2-10X）
图7 放大倍率为2X（左图）和10X（右图）的波前图 （VBE-532-2-10X）
图8 放大倍率为2X（左图）和10X（右图）的波前图 （VBE-1064-2-10X）
1. 透镜组元件
2. 通光孔径
入射通光孔径指入射端所能通过的最大光束直径，出射通光孔径指出射端所能通过的最大光束直径，与机械卡环限制尺寸相关。
图6 LBTEK 高精度变倍扩束镜入射端（左）和出射端（右）模型图
（以VBE-532-2-10X为例）
3. 衍射极限最大入射光束直径
LBTEK 高精度变倍扩束镜针对衍射极限设计，则设计时所设定的入射光束直径即为该扩束镜能达到衍射极限下的最大入射光束直径：
图7 设计入射光束直径不随倍率变化（1-4X变倍扩束器）
图8 设计入射光束直径随倍率变化（以2-10X变倍扩束器为例）
| 2-10X变倍扩束镜不同倍率对应衍射极限最大入射光束直径 | |||
| 放大倍率 | 355 nm | 532 nm | 1064 nm |
| 2X | 6.0 mm | 8.0 mm | 8.0 mm |
| 3X | 6.0 mm |
7.0 mm | 8.0 mm |
| 4X | 5.0 mm |
6.0 mm | 7.0 mm |
| 5X | 4.5 mm |
5.0 mm | 6.0 mm |
| 6X | 4.0 mm |
4.0 mm | 5.0 mm |
| 7X | 3.5 mm |
4.0 mm | 4.0 mm |
| 8X | 3.0 mm |
3.5 mm | 3.5 mm |
| 9X | 2.7 mm |
3.2 mm | 3.2 mm |
| 10X | 2.2 mm |
3.0 mm | 3.0 mm |
| 1-3X变倍扩束镜不同倍率对应衍射极限最大入射光束直径 |
|||
| 放大倍率 |
355 nm | 532 nm |
1064 nm |
| 1X |
\ | 20.0 mm | 20.0 mm |
| 2X |
\ | 10.0 mm | 10.0 mm |
| 3X |
\ | 7.0 mm | 7.0 mm |
| LBTEK 高精度变倍扩束器组装图（1X-3X） |
① 精密光学调整架AMM3-2A×1 |
②转接件SM2-A40×1 |
|
③扩束镜VBE-1064-1-3X×1 |
④ Ø12.7mm不锈钢光学接杆OP-50×1 | |
|
⑤ 底座式Ø12.7 mm接杆支架 PH-50B×1 |
| LBTEK 高精度变倍扩束器组装图 |
① 扩束镜 VBE-532-2-10X×1 | ② Ø12.7mm不锈钢光学接杆OP-50×1 |
| ③ 底座式Ø12.7 mm接杆支架 PH-50B×1 |
LBTEK 1X-3X变倍扩束镜光学元件材质为紫外熔融石英（UVFS），针对衍射极限优化设计，镜组呈伽利略结构，无内部焦点，符合大多数科研及工业场景下的应用需求。扩束镜可通过夹持件抱持的方式安装于光学系统中，标品工作波长为1064 nm、532nm，可对入射激光光束尺寸实现1X-3X的放大倍率调节。
LBTEK 1X-4X变倍扩束镜光学元件材质为紫外熔融石英（UVFS），针对衍射极限优化设计，镜组呈伽利略结构，无内部焦点，符合大多数科研及工业场景下的应用需求。波长532 nm和1064 nm的机械外壳为定长结构，总长度不会随旋转调节发生改变，其上设计有M4螺纹孔，方便产品安装于光学系统中，也可采用夹持件夹持的方式进行安装。波长355 nm的扩束镜为长度可变的结构，可以用SM1-FR抱持安装，也可采用夹持件夹持的方式进行安装。标品工作波长有355 nm、532 nm、1064 nm可选，可对入射激光光束尺寸实现1X-4X的放大倍率调节。
LBTEK 2X-10X变倍扩束镜光学元件材质为紫外熔融石英（UVFS），针对衍射极限优化设计，镜组呈伽利略结构，无内部焦点，符合大多数科研及工业场景下的应用需求。532 nm和1064 nm的扩束镜机械外壳为定长结构，总长度不会随旋转调节发生改变，其上设计有M4螺纹孔，方便产品安装于光学系统中，也可采用夹持件夹持的方式进行安装。355 nm的扩束镜为长度可变的结构，可采用夹持件夹持的方式进行安装。标品工作波长有355 nm、532 nm、1064 nm可选，可对入射激光光束尺寸实现2X-10X的放大倍率调节。
LBTEK 高精度变倍扩束镜转接件适用于1X-3X变倍扩束镜系列，可夹持扩束镜并转接到带有SM2螺纹孔的调整架、同轴安装板等光机组件中。被夹持件通过侧面的M2内六角螺钉锁紧安装，可避免发生转动和滑动，保证夹持件中心与光轴对准。M2内六角螺钉可以用1.5 mm六角扳手调节锁紧。转接件上设计有凹槽结构，可以通过转动调节转接件在变倍扩束镜上的夹持位置，避免扩束镜的刻线被遮挡，方便倍数和准直状态的确认。
