大多數 CO2 激光系統都使用透鏡將光束的所有功率聚焦到一個非常小的光斑上。切割、焊接和熱處理通常需要高功率密度，而功率密度是光斑尺寸的強函數。（光斑直徑減小50%，功率密度提高200%。此外，許多工作需要較窄的切口寬度和熱影響區，而這只能通過緊密聚焦的光束來實現。

影響 CO2 激光透鏡性能的設計變量包括：焦距、直徑、形狀、材料和涂層。

• 焦距

焦距會影響光斑大小和景深。一般來說，較短的焦距會產生更小的聚焦點和較短的景深。通常，指定的焦距是所需光斑尺寸、穿透深度和工件間隙之間的折衷方案。

• 鏡片直徑

更高功率的激光器需要更大直徑的透鏡來防止熱過載。在任何給定的焦距下，如果入射光束擴大以填充較大的鏡頭，則較大直徑的透鏡將產生較小的聚焦點。

• 透鏡形狀

平凸透鏡是最簡單和最便宜的透鏡形狀。它用于焊接等應用，平凸透鏡的平面面應朝向工件，凸面應朝向激光器。半月板透鏡的一面是凹曲線，另一面是凸曲線。在相對較短的焦距下，半月板透鏡將產生比平凸透鏡更小的聚焦點。半月板透鏡應以凹曲線朝向工件。

• 透鏡材料

硒化鋅平凸透鏡

硒化鋅 （ZnSe）?在常見的 CO2 傳輸材料中具有最低的吸收率，因此是高功率應用的首選材料。它也是唯一能透射可見光的材料，這是使用氦氖對準激光器的要求。

砷化鎵平凸透鏡

砷化鎵 （GaAs）?是環境較差或高飛濺環境的首選材料。它具有相對較高的硬度，有助于排斥碎屑顆粒。它還具有高導熱性，有助于將熱量從嵌入的顆粒中傳遞出去。

ZnSe透鏡

當使用高壓輔助氣體來提高激光切割速度時，必須使用超厚的透鏡來防止透鏡變形或斷裂。ZnSe是用于超厚透鏡的優選襯底材料，因為大多數需要高壓輔助氣體的應用也需要高激光功率。

激光CO2透鏡主要特點

高功率

高密度

切口寬度較窄

聚焦點較小

低成本

高導熱性

激光CO2透鏡主要應用

高壓輔助氣體的應用

切割

焊接

熱處理