在進行激光切割時，需要將一束激光聚焦在一塊盡可能小的光斑上。如果需使功率密度最大以進行精密切割，這是完全必需的。光斑大小受多種因素的影響，其中最重要的因素有：

　　激光模式(M2)

　　衍射

　　球差

　　透鏡的形狀和焦距可以決定后兩種因素。當然，激光模式是由激光器和光束傳輸系統決定的。

　　這三種因素是如何影響光斑大小的，并介紹了如何計算平凸透鏡、凹凸透鏡和非球面透鏡的光斑大小。這些說明大致描述了一個簡單的程序，使您可以根據特定應用選擇合適的透鏡。

　　一條用帶十字標尺的透鏡進行聚焦的CO2激光光束。透鏡表面被分為四個象限。每個象限都含有一個略為傾斜的圓柱體拋物面形狀。這種透鏡表面形狀會將每個象限中的激光束聚集成線段狀。

　　激光輸出附近的一條CO2光柵調諧激光光束。注意，光束強度符合高斯分布規律。

　　衍射

　　光具有波的性質，因此不可避免地會出現衍射現象，該現象存在于所有的光學系統中，能夠決定這些系統在性能方面的理論限值。衍射會使光束在傳播過程中發生橫向擴展。如果在對某個準直激光光束進行聚焦時使用的是一個“理想”透鏡，那么光斑的大小將只受衍射作用的影響。計算光斑大小的公式如下：

　　spotsizedueto=4MMλf/πD

　　where，

　　λiswavelength

　　fislensfocallength

　　Disinputbeamdiameteratthelens

　　MMisthebeammodeparameter

　　這一等式可以用來計算由非球面透鏡產生的光斑大小。

　　衍射產生的最重要的影響是，它使光斑大小隨焦距線性增加，但與光束的直徑成反比。因此，如果某個特定透鏡的輸入激光光束直徑增加，由于衍射變弱，光斑會變小。而且，如果對于某個特定激光光束，當焦距減小時，光斑也會變小。

　　M2–激光模式參數

　　正如您在上一個公式中看到的那樣，焦點的大小與激光模式參數，即M2成正比。M2表示某條特定光束在傳播過程中的發散速度；對于一條理想的TEM00激光光束而言，M2=1。這個參數是用高級儀表測出的，激光器制造商的規格中也會提供這一參數。

　　能夠觀察到此現象的實驗條件是很難滿足的，需要一個超級大強度的激光使靶面發生電離，同時使致密包電子(飛行鏡)加速，該飛行鏡僅存在于幾飛秒時間內，第二束強激光在這段時間內正面碰撞飛行鏡，并被鏡面反射。再加上需要使用僅有幾納米厚的固體靶面和足夠強度對比質量的激光束，你會獲得這個稍有挑戰性的實驗方案。

　　然而，加爾興Max-Planck量子光學研究所、慕尼黑大學、貝爾法斯特皇后大學、中央激光研究所(CLF)的合作研究使用雙光束雙子座激光和僅有50納米厚度的超薄箔靶面，滿足了此實驗所需條件。研究人員觀察到激光束波長發生下移，從800納米下移了約60納米，同時反射脈沖寬度從50飛秒壓縮至幾百阿秒量級(1阿秒為10^-18秒)。

　　此實驗現象不僅證明了愛因斯坦狹義相對論，而且提供了一種產生高強度阿秒激光的新思路和方法，阿秒激光在超快電子動力學和原子尺度上基礎物理學研究領域內有著重要的需求和應用。