热透镜效应是高功率激光器运行中非常重要的物理现象，大量用户遇到功率没有下降，但聚焦光斑变大、工艺效果变差，背后经常就是热透镜效应在起作用。当激光器增益介质吸收泵浦能量，一部分转化激光输出，一部分转化热量，增益介质中心区域温度高于边缘位置，温度梯度带来折射率梯度分布，增益介质等效变成一枚凸透镜，这个虚拟透镜就是热透镜。

热透镜会直接改变光束聚焦特性，原本设计的聚焦焦距发生偏移，实际聚焦光斑直径变大，工件位置功率密度下降。对于切割加工，同等激光功率，会出现切不透材料；打标雕刻深度不足；在光机耦合系统，热透镜改变光束发散角，造成耦合效率下跌。热透镜效应强弱和输出功率强相关，输出功率越高，介质产热越大，热透镜现象越显著；连续长时间工作，热量持续积累，效果会进一步加剧。

除激光器增益介质之外，外部光学镜片也会出现类似现象。镜片表面吸收部分激光能量，产生温度梯度，同样引入热透镜效果。镜片污染会加剧能量吸收，放大热透镜效应，这也是镜片脏污之后，光斑快速恶化的内在原理。

缓解热透镜效应，最核心手段是做好冷却系统，保障增益介质充分散热，水冷系统保证足够流量、温度控制在合理区间，减少介质温度梯度；高功率设备，长时间连续作业，可以设置间歇工作模式，给介质散热时间；光路设计阶段，在光机系统中预留调焦补偿机构，补偿热透镜带来焦距漂移；维护过程，保持全部光学镜片洁净，降低镜片吸热。在系统仿真设计阶段，就需要把热透镜纳入计算，预估焦距变化范围，预留调节余量。充分理解热透镜，就可以解释很多 “功率正常但是工艺变差” 的现场现象，不再盲目增加激光功率去补偿工艺效果。