1.從望遠(yuǎn)鏡說(shuō)起
光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，是被用來(lái)觀察遠(yuǎn)處物體的光學(xué)裝置，按其工作原理可以分為反射式望遠(yuǎn)鏡和折射式望遠(yuǎn)鏡，反射式望遠(yuǎn)鏡是利用反射鏡作為工作元件反射光線，折射式是利用透鏡作為工作元件折射光線。
折射式望遠(yuǎn)鏡按照透鏡結(jié)構(gòu)又可分為兩類：開(kāi)普勒式和伽利略式。開(kāi)普勒式望遠(yuǎn)鏡由兩個(gè)正焦距的透鏡構(gòu)成，兩透鏡焦點(diǎn)重合，分別布置在焦距之和的兩個(gè)位置，靠近物體一側(cè)的透鏡叫物鏡，靠近眼睛的透鏡叫成像鏡，在兩透鏡之間存在一個(gè)實(shí)像面（光線匯聚處）。
伽利略式望遠(yuǎn)鏡是由一個(gè)正透鏡和一個(gè)負(fù)透鏡組成，也是分布在兩透鏡焦距之和的位置，由于負(fù)透鏡的焦距為負(fù)值，因此兩透鏡之間的距離相比開(kāi)普勒式較短。
望遠(yuǎn)鏡（尤其天文望遠(yuǎn)鏡）的一個(gè)重要指標(biāo)便是口徑，可進(jìn)入光線的能量隨口徑增加成平方增長(zhǎng)規(guī)律，也就是說(shuō)口徑變?yōu)?倍，能量變?yōu)?倍。然后口徑越大，透鏡的的制造難度越大，與其對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)難度也增大，因此天文大孔徑望遠(yuǎn)鏡都是采用反射式望遠(yuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)。常見(jiàn)反射式望遠(yuǎn)鏡卡薩格林結(jié)構(gòu)、牛頓結(jié)構(gòu)；從圖中不難看出這些系統(tǒng)次鏡都會(huì)擋住一部分射到主鏡上的光線，這從光學(xué)成像角度難免造成一些不良影響，為此出現(xiàn)一種更好的設(shè)計(jì)，離軸三反系統(tǒng)。離軸三反系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是使的傳到每一面反射鏡的光線都不被遮擋，然而這種離軸設(shè)計(jì)卻對(duì)加工制造，以及裝調(diào)提出更加嚴(yán)格的要求，長(zhǎng)春光機(jī)所是國(guó)內(nèi)擅長(zhǎng)離軸三反系統(tǒng)設(shè)計(jì)、加工、裝調(diào)的科研單位。
折射式望遠(yuǎn)鏡
反射式望遠(yuǎn)鏡
離軸三反系統(tǒng)
2.激光擴(kuò)束鏡
從原理上來(lái)講，激光擴(kuò)束系統(tǒng)的原理和望遠(yuǎn)鏡的原理相同，只是將物鏡和成像透鏡的位置顛倒過(guò)來(lái)放置，開(kāi)普勒式擴(kuò)束系統(tǒng)在兩片透鏡之間會(huì)形成一個(gè)能量聚焦區(qū)域，加熱周?chē)目諝猓赡茉斐刹ㄇ罢`差，高功率的激光器甚至導(dǎo)致空氣電離，因此大部分?jǐn)U束系統(tǒng)會(huì)采用伽利略式擴(kuò)束系統(tǒng)，但有一些需要改變光束質(zhì)量的空間濾波的擴(kuò)束系統(tǒng)中，則使用開(kāi)普勒式擴(kuò)束系統(tǒng)，由于開(kāi)普勒式擴(kuò)束在透鏡之間存在一個(gè)便于放置濾光片的焦點(diǎn)。
激光擴(kuò)束直徑可由下述公式計(jì)算，其中MP是擴(kuò)束放大倍數(shù)。
3.激光擴(kuò)束的應(yīng)用
（1）激光器的輸出光束直徑一般固定，為滿足不同需求，大都需要激光擴(kuò)束系統(tǒng)，激光擴(kuò)束首先可以將功率密度降低，從而降低激光誘導(dǎo)損傷的概率，延長(zhǎng)激光組件的壽命
（2）在傳輸距離較遠(yuǎn)時(shí)，最大限度的減小光束發(fā)散。
舉例進(jìn)行說(shuō)明：假設(shè)一擴(kuò)束系統(tǒng)參數(shù)如下，激光擴(kuò)束器放大倍數(shù) = MP = 10X，輸入光束直徑 = 1mm，輸入光束發(fā)散 = 0.5mrad，工作距離 = L = 100m。
則經(jīng)擴(kuò)束后光束輸出直徑為：
若不經(jīng)擴(kuò)束則：
可見(jiàn)使用擴(kuò)束后 ，可極大的減小激光長(zhǎng)距離傳輸時(shí)的光束發(fā)散程度。
（3）最大限度的減小聚焦光斑尺寸
光斑尺寸通常是以光束中心為圓心，強(qiáng)度為中心強(qiáng)度處作為圓的半徑，理想透鏡聚焦光斑尺寸通常可按如下公式算
光斑尺寸基本上由衍射和相差的組合決定，這其中相差又主要是指球差，因此公式列出了衍射項(xiàng)與球差項(xiàng)兩項(xiàng)。衍射項(xiàng)中可以看出，焦距越短，光斑越小，還有輸入直徑越大，光斑越小。從一方面講，經(jīng)過(guò)擴(kuò)束，使輸入直徑增加，衍射項(xiàng)減小，但隨之亦導(dǎo)致球差項(xiàng)增加，如圖所示，因此在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行權(quán)衡。
