在进行激光切割时，需要将一束激光聚焦在一块尽可能小的光斑上。如果需使功率密度最大以进行精密切割，这是完全必需的。光斑大小受多种因素的影响，其中最重要的因素有：

　　激光模式(M2)

　　衍射

　　球差

　　透镜的形状和焦距可以决定后两种因素。当然，激光模式是由激光器和光束传输系统决定的。

　　这三种因素是如何影响光斑大小的，并介绍了如何计算平凸透镜、凹凸透镜和非球面透镜的光斑大小。这些说明大致描述了一个简单的程序，使您可以根据特定应用选择合适的透镜。

　　一条用带十字标尺的透镜进行聚焦的CO2激光光束。透镜表面被分为四个象限。每个象限都含有一个略为倾斜的圆柱体抛物面形状。这种透镜表面形状会将每个象限中的激光束聚集成线段状。

　　激光输出附近的一条CO2光栅调谐激光光束。注意，光束强度符合高斯分布规律。

　　衍射

　　光具有波的性质，因此不可避免地会出现衍射现象，该现象存在于所有的光学系统中，能够决定这些系统在性能方面的理论限值。衍射会使光束在传播过程中发生横向扩展。如果在对某个准直激光光束进行聚焦时使用的是一个“理想”透镜，那么光斑的大小将只受衍射作用的影响。计算光斑大小的公式如下：

　　spotsizedueto=4MMλf/πD

　　where，

　　λiswavelength

　　fislensfocallength

　　Disinputbeamdiameteratthelens

　　MMisthebeammodeparameter

　　这一等式可以用来计算由非球面透镜产生的光斑大小。

　　衍射产生的最重要的影响是，它使光斑大小随焦距线性增加，但与光束的直径成反比。因此，如果某个特定透镜的输入激光光束直径增加，由于衍射变弱，光斑会变小。而且，如果对于某个特定激光光束，当焦距减小时，光斑也会变小。

　　M2–激光模式参数

　　正如您在上一个公式中看到的那样，焦点的大小与激光模式参数，即M2成正比。M2表示某条特定光束在传播过程中的发散速度；对于一条理想的TEM00激光光束而言，M2=1。这个参数是用高级仪表测出的，激光器制造商的规格中也会提供这一参数。

　　能够观察到此现象的实验条件是很难满足的，需要一个超级大强度的激光使靶面发生电离，同时使致密包电子(飞行镜)加速，该飞行镜仅存在于几飞秒时间内，第二束强激光在这段时间内正面碰撞飞行镜，并被镜面反射。再加上需要使用仅有几纳米厚的固体靶面和足够强度对比质量的激光束，你会获得这个稍有挑战性的实验方案。

　　然而，加尔兴Max-Planck量子光学研究所、慕尼黑大学、贝尔法斯特皇后大学、中央激光研究所(CLF)的合作研究使用双光束双子座激光和仅有50纳米厚度的超薄箔靶面，满足了此实验所需条件。研究人员观察到激光束波长发生下移，从800纳米下移了约60纳米，同时反射脉冲宽度从50飞秒压缩至几百阿秒量级(1阿秒为10^-18秒)。

　　此实验现象不仅证明了爱因斯坦狭义相对论，而且提供了一种产生高强度阿秒激光的新思路和方法，阿秒激光在超快电子动力学和原子尺度上基础物理学研究领域内有着重要的需求和应用。