1960年，美國人梅曼發(fā)明了世界上第一臺紅寶石激光器。這種高亮度、單色性好、方向性好的人造光很快便應(yīng)用于軍事和工業(yè)各領(lǐng)域。隨著高亮度泵浦源和雙包層光纖技術(shù)的進步，高功率光纖激光器已經(jīng)逐漸成熟，并逐漸取代傳統(tǒng)的工業(yè)加工用激光器，如CO2激光器、碟片激光器、板條激光器、半導體激光器等。
表1給出了高功率光纖激光器在效率、壽命、維護需求等方面與傳統(tǒng)工業(yè)加工用激光器的對比?？梢钥闯觯饫w結(jié)構(gòu)高功率光纖激光器具有插頭效率高（＞30%）、使用壽命長（＞10萬小時）、維護率低以及柔性輸出等優(yōu)勢。
圖1：各類型激光器的亮度以及加工應(yīng)用對光源特性的需求[1]
此外，光纖激光器的亮度也高于傳統(tǒng)工業(yè)加工用激光器。圖2畫出了傳統(tǒng)工業(yè)加工激光器的亮度以及工業(yè)加工應(yīng)用對光源特性的需求?？梢钥闯?，高功率光纖激光器，尤其是高功率單模光纖激光器，其亮度可以滿足所有工業(yè)加工應(yīng)用需求。
單模光纖激光器，是指輸出激光為單一橫模式（基模）的光纖激光器，單模激光器的最明顯特征是光束質(zhì)量評價因子M2<1.2。需要指出的是，許多廠家標稱的“單模”激光器實際為“單模塊”激光器，即在拓撲結(jié)構(gòu)上為一對光纖光柵組成的諧振腔型激光器，單模塊激光器不一定是單模式激光器。千瓦級單模式光纖激光器的技術(shù)難度要遠大于同等功率的單模塊光纖激光器。湖南大科激光有限公司（以下簡稱“大科激光”）通過對高功率光纖激光器的物理瓶頸問題深入研究，設(shè)計了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的工業(yè)用千瓦級單模光纖激光器，性能指標達到國外同功率單模光纖激光器的水平，如表2所示。
表2：大科千瓦級單模光纖激光器參數(shù)對比
基模激光的特點是具有近衍射極限激光的傳輸特性，可以被匯聚至極小的光斑，從而實現(xiàn)超高的功率密度，這使得高功率單模光纖激光器在金屬材料切割領(lǐng)域具有獨特的優(yōu)勢。
◆ 高速切割
單模激光可被匯聚至微米量級光斑，實現(xiàn)極高的功率密度，相比于傳統(tǒng)的多模高功率激光器，可以大幅度提升切割速度。表3對比了DK YSM 2000與典型多模3000W激光器的切割速度，可以看出高功率單模激光器的切割速度可以達到甚至超過3 kW多模激光器的切割速度。
表3：DK YSM 2000 常規(guī)材料切割速度
◆ 高反射率材料切割
高反射率金屬材料（鋁、黃銅、紫銅）在加工時會產(chǎn)生很強的回返光，這些回返光會給光纖激光器帶來致命風險，堪稱激光器“殺手”。針對這一問題，大科激光團隊設(shè)計了用于高反射率材料切割的千瓦級單模光纖激光器“DK YSM系列”，可以實現(xiàn)對鋁、黃銅甚至紫銅材料的高速切割。
表4：DK YSM 2000 高反射率金屬材料切割速度
◆ 亮面切割
亮面切割工藝要求激光的光斑具有極高的穩(wěn)定性。DK-YSM 2000的輸出激光僅包含一個模式（基模），在切割頭高速運動時，焦點光斑仍能夠保持穩(wěn)定的近高斯分布，可以實現(xiàn)厚板、高反射率金屬等材料的亮面切割，如圖3所示。
圖3：DK YSM 2000 光纖激光器切割端面效果圖
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