最近参加的项目中需求以激光作为照明光源，考虑到成像器材与激光光斑的巨细不匹配，需求运用激光扩束镜将光斑直径进行扩大。因而对激光扩束镜进行了调研。为了便利今后查阅，将查阅材料整理到知乎账号下留存。
物体光线以平行方法进入内部光学元件的光轴中，并以平行方法脱离。这意味着整个体系不具备焦距。
反射式扩束镜运用曲面镜，而不是透射透镜来扩展光束（如图）。反射式扩束镜远不如透射式扩束镜常见，但一些长处使其成为某些运用的正确挑选。反射式扩束镜不存在色差，而透射式扩束镜的扩大和输出光束准直与波长有关。虽然这与许多激光运用无关，因为激光往往在单一波长下发射，但它在宽带运用中或许至关重要。多激光体系、一些可调谐激光器和超快激光器需求反射式扩束镜的消色差特性。因为超快激光器的脉冲持续时间极短，因而其固有波长规模比其他激光器更宽。量子级联激光器也得益于反射式扩束镜，因为在它们的作业波长下，或许不存在透射选项。
投射式激光扩束镜和望远镜相似，将望远镜体系方向调转便是激光扩束镜。激光扩束镜有正正透镜组合的开普勒式，以及正负透镜组合的伽利略式。
在激光扩束镜中，物镜和成像透镜的方位倒置。开普勒式扩束镜规划为使准直输入光束会集在物镜和成像透镜之间的一个点上，然后构成一个激光能量聚集的区域（图1）。该会集的点会加热透镜之间的空气，折射光路中的光线，而这有或许会构成波前差错。在高功率激光运用中，聚集点处空气的电离也或许是一个问题。有鉴于此，大部分扩束镜都挑选运用伽利略式规划或其变体（图2）。但是，开普勒式规划在需求空间滤光的激光运用中依然十分有用，因为它们供给了一个便于放置空间滤光片的焦点。
运用开普勒式或伽利略式规划于激光扩束镜运用时，重要的是能够核算出输出光束发散。这决议了与完美平行光线的误差。光束发散取决于输入激光光束直径和输出激光光束直径。
由上两式可发现，输出光束发散 (\theta_{o}) 随输出光束直径(D_{o}) 添加而下降，反之亦然。所以，假如运用扩束镜来缩小光束，光束直径将会缩小，但激光的光束发散将会进步。小光束的价值便是构成很大的发散角。
除此之外，能够核算特定作业间隔 (L) 的输出光束直径也是极为重要的。输出光束直径是在特定作业间隔 (L) 后的输入光束直径和光束发散的函数。
激光束发散用半角表明。扩束镜经过扩大倍数增大输入光束和减小输入发散。可推导：
扩束镜以扩大倍数的平方添加光束面积，而不会明显影响光束中包括的总能量。这会下降光束的功率密度和辐照度，然后延伸激光组件的寿数，下降呈现激光诱导损害的几率，并答应运用更经济实惠的镀膜和光学元件。
虽然这好像不太直观，但运用扩束镜添加激光的直径或许会导致远离激光光圈的光束直径变小。扩束镜会因特定的扩束功率而进步输入激光光束，也会因相同的扩束功率而下降光束发散，然后在较大间隔下构成较小的平行光束。
无需运用扩束镜即可将此值与光束直径比较较。与不运用扩束镜的相同激光器比较，运用10X扩束镜的输出光束直径减少了80mm，减少了4倍多。
光斑尺度通常指从最大辐照度中心点到强度降为初始值1/e2的点的径向间隔 (图6)。抱负透镜的聚集光斑尺度能够经过运用波长 (λ)、透镜的焦距 (f)、输入光束直径 (D)、透镜的折射率 (n) 和光束的M^{2}因子（代表与抱负高斯光束的变异程度）核算。
光斑尺度基本上由衍射和像差的组合决议，二者在图7中别离以赤色和蓝色描绘。一般来说，在聚集激光束时，球面像差被认为是仅有且首要的像差类型，这便是等式 11 只考虑球面像差的原因。在衍射中，焦距越短，光斑尺度越小。更重要的是，输入光束直径越大，光斑尺度越小。
经过在体系内扩展光束，运用因数m使输入直径(D) 添加，一起使发散减小。光束聚集成一个小光斑时，这个以m为因数的光斑比未扩束的抱负衍射极限光斑更小。但是，因为球面像差随输入光束直径的增大而增大，因而需求对其进行权衡。
在实践运用中，常选用可调激光扩束镜来标准激光束的尺度。激光发生指定光束直径，但对该直径也有必定允差。为了在多个体系中完成沿光学途径进一步延伸的固定光束直径，能够运用可调扩束镜来补偿光束巨细这种激光到激光的改变。
