硒化鋅擴(kuò)束鏡在CO2激光器系統(tǒng)中的應(yīng)用與對比分析

在工業(yè)激光加工、醫(yī)療激光設(shè)備及科研實驗中，CO?激光器因其高功率、高效率及波長特性（通常為9.3 μm或10.6 μm）而被廣泛應(yīng)用。然而，激光束的發(fā)散角與光斑質(zhì)量直接影響其加工精度與能量利用率。擴(kuò)束鏡作為關(guān)鍵的光學(xué)組件，能夠調(diào)整激光束的直徑與發(fā)散角，進(jìn)而優(yōu)化光束質(zhì)量、延長聚焦深度并提高加工效率。我們的兩款硒化鋅（ZnSe）擴(kuò)束鏡——S6EXZ9313-681與S6EXZ9313-684為例，深入探討其技術(shù)特點、性能對比及其在CO?激光系統(tǒng)中的重要作用。

一、硒化鋅（ZnSe）材料的優(yōu)勢

硒化鋅是一種在中遠(yuǎn)紅外波段（尤其是8–12 μm）具有高透射率的晶體材料，其透射率普遍高于97%，且具有較低的熱膨脹系數(shù)和良好的機(jī)械穩(wěn)定性。此外，ZnSe材料對CO?激光波長（9300 nm與10600 nm）吸收極低，能夠承受高功率激光照射而不易發(fā)生熱損傷，因此成為CO?激光光學(xué)元件的理想選擇。

二、產(chǎn)品技術(shù)特點對比

兩款擴(kuò)束鏡均采用伽利略式（Galilean）光學(xué)設(shè)計，無內(nèi)部焦點，避免空氣擊穿風(fēng)險，適用于高功率激光環(huán)境。以下為其主要技術(shù)參數(shù)對比：

盡管兩者在結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)機(jī)制和機(jī)械接口（M55×1安裝螺紋）上高度一致，其最核心的區(qū)別在于設(shè)計波長的不同。S6EXZ9313-681針對經(jīng)典的10.6 μm CO?激光器優(yōu)化，而S6EXZ9313-684則適用于9.3 μm波長的激光源。這一差異決定了二者不可互換使用，否則將因色差和像差導(dǎo)致光束質(zhì)量下降甚至光學(xué)元件損傷。

三、在CO?激光器系統(tǒng)中的關(guān)鍵作用

• 改善光束質(zhì)量：通過擴(kuò)大光束直徑，有效降低發(fā)散角，減少遠(yuǎn)場光斑尺寸，提升激光的聚焦能力和能量密度。

• 調(diào)節(jié)靈活性：1.0–3.0的連續(xù)變倍范圍使用戶可根據(jù)實際加工需求（如切割、焊接、雕刻）靈活調(diào)整光斑大小。

• 發(fā)散角微調(diào)功能：±3 mm的調(diào)節(jié)量允許用戶對輸出光束進(jìn)行收斂或發(fā)散微調(diào)，適應(yīng)不同焦距和加工距離的要求。

• 高功率兼容性：ZnSe材質(zhì)與特殊鍍膜工藝確保器件可在500 W高功率下穩(wěn)定工作，適用于工業(yè)級高功率激光設(shè)備。

四、使用建議與注意事項

• 波長匹配：必須嚴(yán)格匹配激光器輸出波長與擴(kuò)束鏡設(shè)計波長。

• 安裝方向：不建議反向使用（即激光從輸出端入射），否則會引入像差并可能導(dǎo)致反射光路干擾激光器。

• 發(fā)散角調(diào)節(jié)：在調(diào)節(jié)發(fā)散角時應(yīng)注意最大擴(kuò)展長度為3 mm，避免機(jī)械結(jié)構(gòu)過載。

• 清潔與維護(hù)：ZnSe材料較軟，易劃傷，需使用專用清潔工具與方法。

五、結(jié)論

硒化鋅擴(kuò)束鏡是CO?激光系統(tǒng)中不可或缺的高性能光學(xué)組件。我們提供的S6EXZ9313-681與S6EXZ9313-684兩款產(chǎn)品雖結(jié)構(gòu)相似，但因波長適配不同，分別服務(wù)于兩類主流CO?激光器。其在光束整形、功率耐受性與操作靈活性方面的優(yōu)異表現(xiàn)，顯著提升了激光加工的質(zhì)量與效率。在實際應(yīng)用中，用戶應(yīng)依據(jù)激光波長、功率及具體加工需求選擇合適的型號，并嚴(yán)格遵循光學(xué)安裝與使用規(guī)范，以充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢。