擴(kuò)束鏡是能夠改變激光光束直徑和發(fā)散角的透鏡組件。從激光器發(fā)出的激光束具有一定的發(fā)散角，對于激光加工來說，只有通過擴(kuò)束鏡的調(diào)節(jié)使激光光束變?yōu)闇?zhǔn)直（平行）光束，才能利用聚焦鏡獲得細(xì)小的高功率密度光斑；在激光測距中，必須通過擴(kuò)束鏡最大限度地改善激光的準(zhǔn)直度才能得到理想的遠(yuǎn)距離測量效果；通過擴(kuò)束鏡能改變光束直徑以便用于不同的光學(xué)儀器設(shè)備；擴(kuò)束鏡配合空間濾光片使用則可以使非對稱光束分布變?yōu)閷ΨQ分布，并使光能量分布更加均勻。
最通用的擴(kuò)束鏡起源于伽利略望遠(yuǎn)鏡，通常包括一個輸入負(fù)透鏡和一個輸出正透鏡。輸入鏡將一個虛焦點(diǎn)光束傳送給輸出鏡，兩個透鏡是虛共焦結(jié)構(gòu)。一般小于?20?倍的擴(kuò)束鏡都用該原理制造，因?yàn)樗唵?、體積小、價格也低。盡可能的該擴(kuò)束鏡設(shè)計成小的球面相差、低的波前變形和消色差。它的局限性在于不能容納空間濾波或者進(jìn)行大倍率的擴(kuò)束。
如右圖所示，輸入鏡將入射的激光束聚焦在前焦平面上（虛焦點(diǎn)），新的束腰ω′0?和發(fā)散角θ′為
式中ω(l)為入射激光束在入射鏡上光束半徑，l?是入射激光束腰與入射鏡的距離，f1?是輸入鏡的焦距。因?yàn)?ω0′?落在輸出鏡的后焦平面上，并且輸出鏡的焦距?f2?大于輸入鏡的焦距，高斯光束將被擴(kuò)束鏡準(zhǔn)直。
準(zhǔn)直倍率如下：
式中?T1?=?f2/f1，θ?和?ω0?是入射光束的發(fā)散角和束腰。經(jīng)過擴(kuò)束鏡后，束腰?ω″0?和發(fā)散角?θ″?為
從(4)至(7)式可以看出，擴(kuò)束倍數(shù)和準(zhǔn)直倍率不僅與擴(kuò)束鏡的參數(shù)有關(guān)，還與激光束參數(shù)和擴(kuò)束鏡透鏡的位置有關(guān)。擴(kuò)束鏡的功能是降低激光束的發(fā)散角，進(jìn)而使激光器聚焦光斑更小。
