如何選擇雷射聚焦用平凸透鏡

By Esco Optics, Inc. | Published: 2026-10-22

Category: 購買指南

了解如何為雷射聚焦選擇平凸透鏡：根據您的光束和應用選擇基板、焦距和直徑。

快速解答

對於大多數雷射聚焦設定，請選擇焦距約為光束直徑 1.5 至 2 倍的平凸透鏡，並為可見光至近紅外光選擇 N-BK7，為紫外光或高功率紅外光選擇熔融石英。

基板材質決定了您的透鏡如何處理波長與功率。N-BK7 光學玻璃是可見光與近紅外光雷射的標準選擇，因為它提供良好的穿透率與低成本。熔融石英更適合紫外光波長或高功率應用，因為它能承受更高溫度且具有較低的熱膨脹係數。

如果您使用常見的雷射波長，例如 532 nm 或 1064 nm，且功率適中，N-BK7 能提供絕佳的價值。對於低於 350 nm 的 UV 雷射，或高功率連續波雷射，熔融石英是更安全的材料，可避免熱損傷並維持光束品質。

焦距控制光點尺寸與工作距離。較短的焦距產生較小的光點，但需要透鏡更靠近目標，如果您需要空間容納其他光學元件，這可能會造成問題。較長的焦距產生較大的光點，並提供更多的工作空間。

直徑必須夠大，才能完整捕捉光束而不會裁切。請在透鏡位置測量您的光束直徑，並加入至少 20% 的安全邊際。對於高斯光束，請使用 1/e^2 直徑作為參考。

N-BK7 透鏡價格便宜許多，但不適用於紫外線或非常高功率的場合。熔融石英成本較高，但在嚴苛條件下提供更佳效能。如果您的應用是簡單的原型製作或低功率可見光雷射，N-BK7 通常是適當的平衡點。

也請注意，平凸透鏡是設計用於無限遠共軛使用，意即入射光應為平行光。如果您的雷射光束發散，可能需要額外的準直光學元件或不同類型的透鏡。

確定您的雷射波長： 如果您的波長低於 350 奈米或高於 2 微米，請選擇熔融石英。對於可見光或近紅外線（400-1100 奈米）且功率適中的情況，N-BK7 就足夠了。
估算所需的焦距： 若要將準直光束聚焦到小光點，請以 f ≈ 1.5 至 2 倍的光束直徑作為起點。請根據光點尺寸和工作距離需求進行調整。 使用公式計算光點尺寸：光點直徑 ≈ (4λf)/(πD)，其中 λ 為波長，D 為光束直徑。
選擇直徑時請預留餘裕： 在透鏡處量測光束直徑，並選擇至少大 20% 的透鏡直徑，以避免光束截斷和繞射效應。
檢查功率處理： 對於高功率雷射（約10 W CW以上）或具有高峰值功率的脈衝雷射，建議優先使用熔融石英，以減少熱透鏡效應和損壞風險。 如果不確定功率限制，請聯絡製造商以取得報價和規格確認。