大多数 CO2 激光系统都使用透镜将光束的所有功率聚焦到一个非常小的光斑上。切割、焊接和热处理通常需要高功率密度，而功率密度是光斑尺寸的强函数。（光斑直径减小50%，功率密度提高200%。此外，许多工作需要较窄的切口宽度和热影响区，而这只能通过紧密聚焦的光束来实现。

影响 CO2 激光透镜性能的设计变量包括：焦距、直径、形状、材料和涂层。

• 焦距

焦距会影响光斑大小和景深。一般来说，较短的焦距会产生更小的聚焦点和较短的景深。通常，***的焦距是所需光斑尺寸、穿透深度和工件间隙之间的折衷方案。

• 镜片直径

更高功率的激光器需要更大直径的透镜来防止热过载。在任何给定的焦距下，如果入射光束扩大以填充较大的镜头，则较大直径的透镜将产生较小的聚焦点。

• 透镜形状

平凸透镜是最简单和的透镜形状。它用于焊接等应用，平凸透镜的平面面应朝向工件，凸面应朝向激光器。半月板透镜的一面是凹曲线，另一面是凸曲线。在相对较短的焦距下，半月板透镜将产生比平凸透镜更小的聚焦点。半月板透镜应以凹曲线朝向工件。

• 透镜材料

硒化锌平凸透镜

硒化锌 （ZnSe） 在常见的 CO2 传输材料中具有***的吸收率，因此是高功率应用的材料。它也是能透射可见光的材料，这是使用氦氖对准激光器的要求。

砷化镓平凸透镜

砷化镓 （GaAs） 是环境较差或高飞溅环境的材料。它具有相对较高的硬度，有助于排斥碎屑颗粒。它还具有高导热性，有助于将热量从嵌入的颗粒中传递出去。

ZnSe透镜

当使用高压辅助气体来提高激光切割速度时，必须使用超厚的透镜来防止透镜变形或断裂。ZnSe是用于超厚透镜的优选衬底材料，因为大多数需要高压辅助气体的应用也需要高激光功率。

激光CO2透镜主要特点

高功率

高密度

切口宽度较窄

聚焦点较小

低成本

高导热性

激光CO2透镜主要应用

高压辅助气体的应用

切割

焊接

热处理