怎么选择适合自己的激光器
怎么选择适合自己的激光器
激光器是现代激光加工系统中必不可少的核心组件之一。随着激光加工技术的发展，激光器也在不断向前发展，出现了许多新型的激光器。本文将详细介绍五种常见激光器的特点、应用范围及其性能对比，并讨论国产激光器的发展现状和前景。
早期激光加工用激光器主要是大功率CO2气体激光器和灯泵浦固体YAG激光器，发展趋势主要是往激光功率提高的方向发展，但当激光功率达到一定要求后，激光器的光束质量受到重视，激光器的发展随之转移到提高光束质量上来。接连研发出了半导体激光器、光纤激光器和碟片激光器，使激光材料加工、医疗、航空航天、汽车制造等领域取得了飞速的发展。
CO2激光器、Nd：YAG激光器、半导体激光器、碟片激光器和光纤激光器作为目前市面上最常见的五类激光器，它们各自有怎样的特点及应用范围呢？
CO2激光器
应用：CO2激光器的激光波长为10.6um，对金属的吸收系数较低，一般适用于非金属材料的切割，可用于金属材料的焊接。能广泛应用于航空、电子仪表、机械、汽车等领域的焊接应用。
Nd：YAG激光器
应用：YAG激光器对金属的吸收系数较高，可以进行金属的切割、焊接、打标等应用。由于其具有能量大，峰值功率高、结构紧凑、牢固耐用、性能可靠等特点，被广泛应用于工业、国防、医疗、科研等领域。
半导体激光器
应用：半导体激光器受限于激光光束的均匀性较高，其穿透性较差，因此不适合进行金属切割应用，但其光斑的特点适合金属的表面处理，如熔覆，硬化，3D打印等。可广泛应用于航空航天、医疗，汽车等领域。
碟片激光器
应用：碟片激光器是空间光路耦合结构，因此光束质量很高，对于激光材料应用方面如金属切割、焊接、打标、激光熔覆、硬化和3D打印等均可适用，其广泛应用于汽车制造、航空航天、精密机械、3C电子等领域。
光纤激光器
应用：由于光纤激光器电光转换效率高，金属吸收系数好，光束质量高，因此可进行金属切割、焊接、打标、金属表面处理等应用。广泛应用于航空航天、汽车制造、3C电子，医疗等领域。
激光技术在工业上的应用十分广泛，但究竟选择哪一类激光器产品更合适，还是要根据每个激光器的性能和应用来选择，下面就用一张表带你看懂各类激光器的特点及应用。
激光器类型 | YAG激光器 | CO2激光器 | 光纤激光器 | 半导体激光器 | 碟片激光器 |
|---|---|---|---|---|---|
激光器波长(μm) | 1.0-1.1 | 10.6 | 1.0-1.1 | 0.9-1.0 | 1.0-1.1 |
光电转换效率 | 3%-5% | 0.1 | 35-40% | 70-80% | 0.3 |
输出功率(kw) | 1-3 | 1-20 | 0.5-20 | 0.5-10 | 1-20 |
光束质量 | 15 | 6 | ＜2.5 | 10 | ＜2.5 |
聚焦性能 | 发散角大,不易获得单模式,聚焦后光斑较大,功率密度低 | 光束发散角小,易获得基膜,聚焦后光斑小,功率密度高 | 光束发散角小,聚焦后光斑小,单模和多模光束质量好,峰值功率高,功率密度高 | 光束发散角较大,聚焦后光斑较大,光斑均匀性好 | 光束发散角小,聚焦后光斑小,功率密度高 |
切割特性 | 较差，切割能力低 | 不适合切割金属材料,切割非金属材料时切割厚度大,切割速度快 | 适合切割金属材料,切割速度快,能适应不同厚度的板材切割,效率高,切割厚度大 | 因光斑均匀性较一致,光束穿透性较差,不适合切割应用,适合金属表面处理 | 不适合切割金属材料,下个速度较快,能适应不同厚度板材的切割 |
焊接特性 | 适用于点焊/三维激光焊接/高反材料焊接 | 适用于激光钎焊,高反材料焊接 | 适用于点焊/钎焊/复合焊/激光扫描焊和高反材料焊接 | 适用于钎焊/复合焊/激光熔覆焊接/金属表面处理/高反材料焊接 | 适用于激光点焊/钎焊/复合焊/激光扫描焊接/高反材料焊接 |
可加工材料类型 | 可加工铜/铝 | 不可加工高反材料 | 可加工高反材料 | 可加工高反材料 | 可加工高反材料 |
金属吸收率 | 35% | 12% | 35% | 35% | 35% |
体积 | 较小 | 最大 | 小巧紧凑 | 较小 | 较小 |
维护周期 | 300小时 | 1000-2000小时 | 无需维护 | 无需维护 | 无需维护 |
相对运行成本 | 较高 | 较高 | 较低 | 一般 | 较高 |
加工便携性 | 柔性好,适应性强 | 不方便移动 | 柔性好,适应性强 | 柔性好,适应性强 | 柔性好,适应性强,抗震较敏感 |
使用寿命 | 大于300小时 | 大于2000小时 | 大于10万小时 | 大于1.5万小时 | 大于10万小时 |
与传统的CO2激光器、YAG固体激光器相比，半导体激光器具有很明显的技术优势，如体积小、重量轻、效率高、能耗小、寿命长以及金属对半导体激光吸收高等优点。随着半导体激光技术的不断发展，以半导体激光器为基础的其他固体激光器，如光纤激光器，直接输出光纤半导体激光器及碟片激光器等的发展也十分迅速。其中，光纤激光器发展较快，尤其是稀土掺杂的光纤激光器，已经在光纤通信、光纤传感、激光材料处理等领域获得了广泛的应用。
国产激光器快速崛起 进口替代势不可挡，我国当前正处在制造业升级的重要时间窗口，高精度、高效率、高自动化程度的激光加工设备有广阔的市场空间。近期的中美贸易战对于中国机械制造业，尤其是激光装备行业的影响几何，尚待市场去揭晓，但值得庆幸的是，近年来国产激光器发展迅猛，自主研发能力日趋成熟，使产品性价比更占优势，因此进口替代大势所趋。
本文原文来自lasercent.com