千瓦级单模光纤激光器将引领激光加工新时代

1960年，美国人梅曼发明了世界上第一台红宝石激光器。这种高亮度、单色性好、方向性好的人造光很快便应用于军事和工业各领域。随着高亮度泵浦源和双包层光纤技术的进步，高功率光纤激光器已经逐渐成熟，并逐渐取代传统的工业加工用激光器，如CO2激光器、碟片激光器、板条激光器、半导体激光器等。

表1给出了高功率光纤激光器在效率、寿命、维护需求等方面与传统工业加工用激光器的对比。可以看出，全光纤结构高功率光纤激光器具有插头效率高（＞30%）、使用寿命长（＞10万小时）、维护率低以及柔性输出等优势。

图1：各类型激光器的亮度以及加工应用对光源特性的需求[1]

此外，光纤激光器的亮度也高于传统工业加工用激光器。图2画出了传统工业加工激光器的亮度以及工业加工应用对光源特性的需求。可以看出，高功率光纤激光器，尤其是高功率单模光纤激光器，其亮度可以满足所有工业加工应用需求。

单模光纤激光器，是指输出激光为单一横模式（基模）的光纤激光器，单模激光器的最明显特征是光束质量评价因子M2<1.2。需要指出的是，许多厂家标称的“单模”激光器实际为“单模块”激光器，即在拓扑结构上为一对光纤光栅组成的谐振腔型激光器，单模块激光器不一定是单模式激光器。千瓦级单模式光纤激光器的技术难度要远大于同等功率的单模块光纤激光器。湖南大科激光有限公司（以下简称“大科激光”）通过对高功率光纤激光器的物理瓶颈问题深入研究，设计了具有自主知识产权的工业用千瓦级单模光纤激光器，性能指标达到国外同功率单模光纤激光器的水平，如表2所示。