激光光束在介質(zhì)中傳輸，介質(zhì)將吸收一部分激光能量，從而引起介質(zhì)的溫度、折射率、形狀或是介質(zhì)質(zhì)量分布發(fā)生變化，這些變化反過來又會影響激光光束的傳輸與聚焦。在大功率激光加工中，這種熱透鏡效應(yīng)尤其明顯。根據(jù)激光束在導(dǎo)光系統(tǒng)中傳輸與聚焦的不同，可以把熱透鏡效應(yīng)分為激光固體熱透鏡效應(yīng)與激光空氣熱透鏡效應(yīng)。
  激光固體熱透鏡效應(yīng)：激光固體熱透鏡效應(yīng)是指激光束通過透鏡進行聚焦時，透鏡將吸收一部分激光，從而不斷被加熱，發(fā)生膨脹，使透鏡的曲率半徑逐漸變小，焦距逐漸變短，最后達到穩(wěn)定。為實現(xiàn)無焦點偏移的大范圍激光加工，要采用一個可移動的補償透鏡來聚焦透鏡及其本身所產(chǎn)生的熱透鏡效應(yīng)；在大功率CO2激光加工的導(dǎo)光系統(tǒng)中通常采用一組反射鏡來傳輸激光束能量。這將使反射的溫度升高，產(chǎn)生熱變形，影響激光束的傳輸與聚焦，當(dāng)反射鏡冷卻效果不好時，反射鏡的變形將使激光束在傳輸過程中光束擴大，從而影響激光束的聚焦?fàn)顟B(tài)。
  激光空氣熱透鏡效應(yīng)：激光空氣熱透鏡效應(yīng)指激光在空氣中傳輸，空氣吸收一部分激光能量后，對光束的傳輸與聚焦產(chǎn)生的影響。小功率CO2激光束在小范圍內(nèi)傳輸，空氣對CO2激光束的吸收非常弱，基本上不存在空氣熱透鏡效應(yīng)。但隨著功率的提高，以及CO2激光器排放大量CO2氣體到周圍空氣中，引起CO2氣體在空氣中濃度增加，空氣形成一定強度的共振吸收，其所形成的空氣熱透鏡效應(yīng)是不可忽略的，此外，透鏡和反射鏡的缺陷，空氣湍流以及導(dǎo)光系統(tǒng)中氣體的種類等也會影響激光束的傳輸與聚焦。