光纤激光器切割工艺中的应用

单模光纤激光切割工艺

与使用单束圆形激光束的传统激光切割相比，新的切割工艺采用了复杂的激光光束形状。利用大功率单模光纤激光器独 特的聚焦特性，产生复杂的光束形状，并使之有可能从整体激光能量中分出一部分，以便创建一个“匙孔”，用于激光焊接或激光切割应用中。其余的能量将分配到 熔体；在此之前，主光束用来创建一个适当的高蒸汽压力分布在熔融材料表面。这使得它可以将局部压力施加在切口流出的熔体上，这远远超过了在激光切割中常用 的同轴气体喷射的压力。结果是，切口非常狭窄。新工艺极具潜力，在较大的切割速度范围内不会产生毛边，而且在狭窄的轮廓切割中也能进行高速切削，产生高质 量的切口。

几种切割方式

而且，通过正确地定制激光光束形状（添加“盖”形的光束形状），即使没有使用切割辅助气体，熔融流体也会沿着入射激光束相反的方向流出切口。因此一个单通道远程切割技术被开发出来，这种技术具有明确的应用前景，比先进的远程激光切割能更有效地从切口处去除熔融物。

光束整形

这种激光切割技术的核心是光束整形，可以通过不同方式实现，例如：设计一个配有单模光纤激光器的系统。通过光束组合结构——而不是把所有的单模传输光束汇入一条大的传输光纤中，就能将这些光束传输到切割头，正如用于大功率多模光纤激光器配置。

应用一个单模光纤激光源。采用一种先进的光学系统与一个特别设计的人工全息图（也称为衍射光学元器件），将输入激光束转换为辐射模式，以便优化给定的激光切割工艺。由于光束模式是非对称的，衍射光学元器件必须根据实际切割方向转动。