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飛行光學加工系統式采用移動光束進行大范圍的激光加工，與光束固定的導光系統相比，飛行光學加工系統更具有靈活性，被廣泛應用在二維和三維激光加工中。在光束固定或小范圍掃描時，焦斑的大小和位置的變化或不影響加工質量，或采用前面介紹的平場透鏡加以補償。但在加工超大超重的大工件時，光學聚焦系統會沿激光軸進行長距離移動（可達數米乃至十余米），或進行激光打靶的遠距離聚焦時，激光束引起的大氣湍流、受基喇曼散射、聚焦鏡移動等，使激光束的光斑位置、十幾的焦距、焦斑、焦深發生很大變化，即使聚焦鏡的位置不變，由于諧振腔的熱效應等因素，也會使焦距等參數發生變化。由于大功率激光多為多模狀態工作，在加工范圍很大時，必須考慮多模激光束在不同加工位置處聚焦焦點位置的偏移和大小的變化，需要對激光束進行光學變換。

目前光束在不同加工位置處焦點位置變化是補償的方法有三種：意識用變焦法調整焦點位置；二是采用變形鏡；三是采用等光程法。

用變焦法調整焦點位置是采用導致伽利略望遠系統進行光學變換，講激光束腰位置變換到加工位置的中心。通過調節導致望遠系統的物鏡和目鏡的距離，來調節光束變換后的束腰位置，調節量越大，光束束腰位置離望遠系統的距離越遠。望遠系統對光束束腰位置的變換距離同光束衍射倍率因子M²值的平方成反比，所以光束質量越差的光束，其M²值越大，越不易被變換。大范圍的激光加工，要求激光束的光束質量好，不是任意激光束都適合采用飛行光學加工系統進行大范圍激光加工的。光束質量越好，有效加工范圍越大。

還可采用自適應變形反射鏡組合技術和拋物面形聚焦鏡為主體的“飛行光學”自適應激光聚焦特性系統進行光學變換。