国内外激光器的发展及光纤激光研究方向

2012-07-10 14:38

　　YAG激光器在焊接、切割、打孔和标记等方面发挥了重大作用。通常认为YAG激光器切割可以得到好的切割质量和高的切割精度，但在切割速度上受到限制。随着YAG激光器输出功率和光束质量的提高而被突破。YAG激光器已开始挤进kw级CO2激光器切割市场。近年，以华俄激光为代表的国内激光设备商推出的中功率（500W）灯棒式YAG金属激光切割机获得了市场的广泛的认可，占领了国内低端金属切割机市场。YAG激光器特别适合焊接不允许热变形和焊接污染的微型器件，如锂电池、心脏起搏器、密封继电器等。YAG激光器打孔已发展成为最大的激光加工应用。

　　目前，国外激光打孔主要应用在航空航天、汽车制造、电子仪表、化工等行业。激光打孔的迅速发展，主要体现在打孔用YAG激光器的平均输出功率已由5年前的400w提高到了800w至1000w。打孔峰值功率高达30~50kw，打孔用的脉冲宽度越来越窄，重复频率越来越高，激光器输出参数的提高，很大程度上改善了打孔质量，提高了打孔速度，也扩大了打孔的应用范围。国内目前比较成熟的激光打孔的应用是在人造金刚石和天然金刚石拉丝模的生产及手表宝石轴承的生产中。

　　但是，无论是CO2还是灯棒式YAG激光，激光的产生原理决定了其性能受到一定的局限。大功率CO2激光器体积庞大，但激光发散角较小，可以采用飞行光路实现切割的工艺要求，但光斑粗大，能量密度低是其很大的弱点。灯棒式YAG激光的光斑能量密度可以做到远小于CO2激光器，但光束发散角很大。即使是国内较具代表性的华俄激光的灯棒式YAG激光，也只能实现半飞行光路，难以做到全飞行光路实现切割的工艺要求。

　　新一代工业激光器研究，目前处在技术上的更新时期，其标志是光纤激光器的发展及应用；加工系统智能化，系统集成不仅是加工本身，而是带有实时检测、反馈处理，随着专家系统的建立，加工系统智能化已成为必然的发展趋势。

　　激光技术在我国经过30多年的发展，取得了上千项科技成果，许多已用于生产实践，激光加工设备产量平均每年以20%的速度增长，为传统产业的技术改造、提高产品质量解决了许多问题，如三维激光技术正在宝钢、本钢等大型钢厂推广，将改变我国汽车覆盖件的钢板完全依赖进口的状态，激光标记机与激光焊接机的质量、功能、价格符合国内目前市场的需求，市场占有率达90%以上。