🎯 焦深 Depth of Focus 计算器
选择输入方式，填写波长与 F 数 / 数值孔径，自动计算总焦深、单侧焦深、等效参数与焦点光斑直径
μm
激光波长，单位微米（μm）
F/
聚焦镜有效焦距 ÷ 入瞳直径
💡 常用波长快捷参考：1064nm 光纤 = 1.064μm ｜ 532nm 绿光 = 0.532μm ｜ 355nm 紫外 = 0.355μm ｜ CO₂ = 10.6μm
注：以上为均匀孔径、衍射极限下的理论焦深；高斯光束的瑞利长度 zR = πw₀²/λ 定义不同，详见下方公式详解。
公式详解
衍射极限焦深的定义、两种表达形式及其与高斯光束瑞利长度的区别
参数详解
波长、F 数 / N.A.、焦深三个核心参数的含义与取值
波长 λ
lambda
常用单位：μm（微米）
- 光纤激光 1064nm = 1.064μm
- 绿光 532nm = 0.532μm
- 紫外 355nm = 0.355μm
- CO₂ 激光 10.6μm
- 焦深与波长成正比：波长加倍，焦深加倍
F 数 / 数值孔径
F/# · N.A.
无量纲
- F/# = 焦距 f ÷ 入瞳直径 D
- f-theta 场镜常见 F/2 ~ F/8
- F 数越小 → 光斑越小、功率密度越高
- 焦深与 (F/#)² 成正比，与 NA² 成反比
- F 数翻倍：光斑直径 ×2，焦深 ×4
焦深 DOF
Depth of Focus
常用单位：μm；较大时换算 mm
- 总焦深 = 2λ(F/#)²（焦点两侧合计）
- 单侧焦深 = λ(F/#)²（≈ 焦点定位容差）
- 1064nm + F/2.8：总焦深约 16.7μm
- CO₂ 10.6μm + F/5：总焦深约 530μm
- 属衍射极限理论值，实际还受像差、光束质量 M² 影响
📋 总焦深速查表（波长 × F 数）
表中为总焦深 DOF = 2·λ·(F/#)²，单位 μm；单侧焦深为表中数值的一半
| 波长 λ | F/2 | F/2.8 | F/4 | F/5.6 | F/8 |
|---|---|---|---|---|---|
| 0.355μm（355nm 紫外） | 2.84 | 5.57 | 11.36 | 22.27 | 45.44 |
| 0.532μm（532nm 绿光） | 4.26 | 8.34 | 17.02 | 33.37 | 68.10 |
| 1.064μm（1064nm 光纤） | 8.51 | 16.68 | 34.05 | 66.73 | 136.19 |
| 10.6μm（CO₂） | 84.80 | 166.21 | 339.20 | 664.83 | 1356.80（≈1.357mm） |
查表示例：1064nm 光纤激光配 F/2.8 场镜，总焦深 16.68μm，单侧约 8.34μm；同波长换 F/8 场镜，总焦深增至 136.19μm，但焦点光斑直径也从约 7.27μm 增大到约 20.77μm。
⚠️ 常见误区与注意事项
使用焦深公式做工艺判断时最容易踩的 6 个坑
衍射焦深 = 高斯光束瑞利长度？
不是。瑞利长度 zR = πw₀²/λ 基于 1/e² 强度腰斑半径，焦深公式基于均匀孔径的艾里斑弥散，两者定义与判据不同，数值相差 π/4 量级系数，不能直接互换。高斯光束分析请用高斯光束计算器。
F 数翻倍，焦深也翻倍？
错，是变 4 倍。焦深与 (F/#)² 成正比：F/2.8 换 F/5.6（2 倍），焦深约 ×4；光斑直径才是 ×2。平方关系是焦深估算中最常见的漏项。
波长对焦深影响不大？
焦深与波长成正比。同样 F/5 聚焦，10.6μm 的 CO₂ 激光焦深（530μm）是 1.064μm 光纤激光（53.2μm）的整整 10 倍。这也是 CO₂ 激光在厚板加工中天然焦深占优的原因。
NA 形式写成 λ/(2·NA)？
分母是 NA² 不是 NA：DOF = λ/(2·NA²)，单侧 = λ/(4·NA²)。NA 从 0.1 提到 0.2，焦深不是减半而是降到 1/4。NA 形式的平方反比关系极易写错。
焦深越大越好？
未必。焦深靠增大 F 数（减小 NA）获得，而焦点光斑 d ≈ 2.44λF 同步变大、功率密度下降。薄板精密切割/微加工要小光斑高功率密度，宁愿用浅焦深+精密随动；厚板加工才优先保焦深。
板材厚度能做到一个焦深？
不能直接划等号。焦深只是”光斑近似最小”的光学区间，实际切缝/焊缝成形还受热传导、材料吸收率、辅助气体、切割速度、离焦量策略（正负离焦）影响。焦深是必要参考，不是可加工厚度上限。