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🏗️ Laser Beam Expander 計算機

專業免費的 Laser Beam Expander 計算機。純前端本機毫秒級計算、零資料上傳、極致隱私保護。提供詳細公式推導、實例示範與常見問答。

即時推算結果 (Computed Output)
5× 擴束比
專業公認計算模型,即時運算完畢
📜 計算歷史記錄 (試算軌跡)
尚無歷史記錄,每次點擊「計算」將在此留下試算軌跡...

什麼是雷射擴束鏡?

雷射擴束鏡是一種光學系統,通常由兩片透鏡組成,能在放大準直雷射光束直徑的同時,按比例縮小其角發散度。擴束鏡廣泛應用於雷射切割、干涉量測、雷射測距以及自由空間光通訊等領域——在這些應用中,更大、更準直的光束有助於提升聚焦效果,並減少光束在長距離傳播時的擴散。

如何使用本計算器

輸入第一片(入射端)透鏡焦距 f_1 與第二片(出射端)透鏡焦距 f_2,單位皆為毫米(mm)。再填入入射光束直徑及其發散角(單位為毫弧度 mrad)。計算器即會回傳放大倍率、擴束後的出射光束直徑,以及縮小後的全新發散角。

公式解析

對於克卜勒式(Keplerian)或伽利略式(Galilean)雙透鏡擴束鏡,放大倍率等於兩片透鏡焦距之比:

MP = ((f_2) ÷ (f_1))

由於光學擴展量(étendue)守恆,光束直徑會以 MP 倍放大,而發散角則以相同倍率縮小:

D_{out} = D_{in} × MP
θ_{out} = ((θ_{in}) ÷ (MP))

正是這種反比關係,讓較寬的光束能在更遠的距離上保持準直。

實際範例

假設 f_1 = 10\ mm、f_2 = 50\ mm,入射光束直徑為 1 mm,發散角為 1 mrad。則 MP = 50/10 = 5×。出射直徑為 1 × 5 = 5\ mm,出射發散角為 1/5 = 0.2\ mrad——光束放大 5 倍,發散角同時縮小為原本的五分之一。

使用注意事項與精準校對原則(6 大核心守則)

📐 1. 嚴格對齊輸入量綱與單位

輸入各項數值時請務必確認量綱(例如小時、天數、金額、百分比),避免單位不匹配引發推算偏差。

🔒 2. 純前端本機毫秒級隱私保障

所有計算邏輯 100% 在您的終端瀏覽器內完成,資料絕不上傳伺服器,嚴格守護商業與個人隱私。

📊 3. 符合公認學術與產業計算模型

演算法嚴格遵循國際通用數學公式與標準計算模型,經多重情境交叉核對,數值嚴密精確。

📋 4. 一鍵複製與免登入 PDF 匯出

支援一鍵複製推算結果字串至剪貼簿,亦可直接點擊列印按鈕輸出純淨 PDF 工作報表。

🔄 5. 多情景敏感度動態對比

建議針對極端值與多組預期情景分別試算,觀察輸出數據的波動區間,輔助做出更穩健的決策。

🛡️ 6. 專業諮詢與日常參考免責聲明

本工具運算結果供日常排程、學業研習與事前參考之用,如涉及重大法規或投資決策請諮詢持證專家。

常見問題 (FAQ)

透鏡間距有影響嗎?
有的——若要達到良好的準直效果,兩片透鏡的間距應為 \(f_1 + f_2\),使整個系統呈無焦(afocal)狀態。本計算器即假設處於理想的無焦排列下。
伽利略式與克卜勒式設計有何差異?
伽利略式採用負焦距的入射透鏡(系統內部不形成焦點,適合高功率應用),而克卜勒式則使用兩片正透鏡並在內部形成焦點。兩者皆遵循 \(MP = f_2/f_1\)。
\(MP\) 可以小於 1 嗎?
可以。當 \(f_2 < f_1\) 時,系統會縮小光束(即縮束鏡 beam reducer),並使發散角增大。