硒化锌扩束镜在CO2激光器系统中的应用与对比分析

在工业激光加工、医疗激光设备及科研实验中，CO?激光器因其高功率、高效率及波长特性（通常为9.3 μm或10.6 μm）而被广泛应用。然而，激光束的发散角与光斑质量直接影响其加工精度与能量利用率。扩束镜作为关键的光学组件，能够调整激光束的直径与发散角，进而优化光束质量、延长聚焦深度并提高加工效率。我们的两款硒化锌（ZnSe）扩束镜——S6EXZ9313-681与S6EXZ9313-684为例，深入探讨其技术特点、性能对比及其在CO?激光系统中的重要作用。

一、硒化锌（ZnSe）材料的优势

硒化锌是一种在中远红外波段（尤其是8–12 μm）具有高透射率的晶体材料，其透射率普遍高于97%，且具有较低的热膨胀系数和良好的机械稳定性。此外，ZnSe材料对CO?激光波长（9300 nm与10600 nm）吸收极低，能够承受高功率激光照射而不易发生热损伤，因此成为CO?激光光学元件的理想选择。

二、产品技术特点对比

两款扩束镜均采用伽利略式（Galilean）光学设计，无内部焦点，避免空气击穿风险，适用于高功率激光环境。以下为其主要技术参数对比：

尽管两者在结构、调节机制和机械接口（M55×1安装螺纹）上高度一致，其最核心的区别在于设计波长的不同。S6EXZ9313-681针对经典的10.6 μm CO?激光器优化，而S6EXZ9313-684则适用于9.3 μm波长的激光源。这一差异决定了二者不可互换使用，否则将因色差和像差导致光束质量下降甚至光学元件损伤。

三、在CO?激光器系统中的关键作用

• 改善光束质量：通过扩大光束直径，有效降低发散角，减少远场光斑尺寸，提升激光的聚焦能力和能量密度。

• 调节灵活性：1.0–3.0的连续变倍范围使用户可根据实际加工需求（如切割、焊接、雕刻）灵活调整光斑大小。

• 发散角微调功能：±3 mm的调节量允许用户对输出光束进行收敛或发散微调，适应不同焦距和加工距离的要求。

• 高功率兼容性：ZnSe材质与特殊镀膜工艺确保器件可在500 W高功率下稳定工作，适用于工业级高功率激光设备。

四、使用建议与注意事项

• 波长匹配：必须严格匹配激光器输出波长与扩束镜设计波长。

• 安装方向：不建议反向使用（即激光从输出端入射），否则会引入像差并可能导致反射光路干扰激光器。

• 发散角调节：在调节发散角时应注意最大扩展长度为3 mm，避免机械结构过载。

• 清洁与维护：ZnSe材料较软，易划伤，需使用专用清洁工具与方法。

五、结论

硒化锌扩束镜是CO?激光系统中不可或缺的高性能光学组件。我们提供的S6EXZ9313-681与S6EXZ9313-684两款产品虽结构相似，但因波长适配不同，分别服务于两类主流CO?激光器。其在光束整形、功率耐受性与操作灵活性方面的优异表现，显著提升了激光加工的质量与效率。在实际应用中，用户应依据激光波长、功率及具体加工需求选择合适的型号，并严格遵循光学安装与使用规范，以充分发挥其性能优势。