淺談單模組高功率光纖激光器在金屬鈑金加工的優勢
發布時間：2017-03-31
這種劃分一方面是激光器廠商技術水平發展的成熟程度（當前絕大部分激光器廠商只能提供最高1200瓦的單模組激光器），另一方面也是因為一個長期以來的應用誤區：單模組光纖激光器因為由于光斑質量太好（高斯或者近高斯光斑模態），厚板切割能力弱！這個應用誤區源自二氧化碳激光器金屬鈑金切割的常識，但是隨著光纖激光器和相關應用工藝的發展，單模組激光器不僅能夠在薄板加工是大大優于多模組光纖激光器，而且在厚板切割等應用上也媲美多模組光纖激光器。
隨著光纖激光器和光纖激光切割機價格的不斷下降和性能的不斷提升，光纖激光器已經基本成為金屬鈑金切割的首要選擇。當前用于金屬鈑金加工的光纖激光器大致可以分為兩類：
中功率光纖激光器，平均功率1200瓦以內。絕大多數中功率光纖激光器產品是單模組光纖激光器，輸出的QBH光纜纖芯在15-50微米之間。
高功率光纖激光器，平均功率在1200瓦以上，某些廠商甚至推出12000瓦的高功率光纖激光器。由于單模組輸出功率的限制，絕大多數高功率光纖激光器產品是多模組光纖激光器，由多個單模組光纖激光器耦合到一個高功率激光合束器到QBH輸出端。輸出的QBH光纜纖芯一般在50-200微米之間。
以1500瓦光纖激光器為例，單模組1500瓦光纖激光器可以選配20微米或者50微米纖芯的QBH光纜，而多模組光纖激光器只能選配50微米或者100微米纖芯的QBH光纜。
表一：多種QBH輸出纖芯和焦點能量密度比較
從表一的比較可以看得到，因為可以選配更小纖芯的QBH光纜并且輸出光斑的BPP更小，同樣功率的單模組光纖激光器能夠提供更高的能量密度，所以在薄板加工單模組激光器優勢明顯（更快的速度和更深的焊接溶深）。
表二是幾款光纖激光器切割性能的比較：單模組1500瓦光纖激光器配50umQBH；多模組1500瓦光纖激光器配50umQBH光纜；多模組2000瓦光纖激光器配50umQBH光纜。
表二：多種光纖激光器切割性能比較
表二的比較很清晰的顯示6毫米以內的薄板切割，單模組1500瓦光纖激光器大大優于多模組1500瓦光纖激光器，接近甚至超越2000瓦多模組光纖激光器的性能。6毫米以上的厚板，單模組1500瓦也優于多模組1500瓦光纖激光器，比2000瓦多模組光纖激光器稍差。
一是1500瓦光纖激光器切割16毫米碳鋼的端面圖。我們會在系列文章的寫一篇介紹任何進一步優化單模組激光器和匹配的切割頭從而在10毫米以上的厚板加工取得媲美甚至超越多模組光纖激光器的性能。