激光器根據(jù)材料分類可分為光纖激光器、半導(dǎo)體激光器、固體激光器與C02激光器等。而在整個(gè)激光器的工業(yè)應(yīng)用中，光纖激光器獨(dú)樹一幟，近幾年發(fā)展速度最快。

目前光纖激光器的種類越來越多，根據(jù)激光輸出時(shí)域特性的不同，可以將光纖激光器分為脈沖光纖激光器和連續(xù)光纖激光器。不同類型的光纖激光器在工業(yè)領(lǐng)域也有著不同的典型應(yīng)用。

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調(diào)Q脈沖激光器

脈沖激光器是指單個(gè)激光脈沖寬度小于 0.25 s，每間隔一定時(shí)間才工作一次的激光器。脈沖光纖激光器的主要特點(diǎn)是峰值功率很高，但平均功率一般較低，主要應(yīng)用于激光打標(biāo)、雕刻、測(cè)距等領(lǐng)域。

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激光打標(biāo)

調(diào)Q脈沖激光器經(jīng)過近幾年的發(fā)展，具有較高成熟度，基本壟斷了國(guó)內(nèi)打標(biāo)和打彩等市場(chǎng)。

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陽(yáng)極鋁無觸感標(biāo)黑

標(biāo)黑是體現(xiàn)光源在差異化競(jìng)爭(zhēng)的典型代表。例如，恩耐最初推出的亞納秒窄脈寬脈沖光纖激光器，與IPG推出的幾十個(gè)納秒的光源脈沖寬度具有差異化，因此陽(yáng)極鋁無觸感標(biāo)黑是其很好的應(yīng)用市場(chǎng)。

陽(yáng)極鋁上可以進(jìn)行l(wèi)ogo、字符、小字圖等標(biāo)黑應(yīng)用，在手機(jī)加工中具有廣泛的應(yīng)用。

比如在手機(jī)中用鋁后，要考慮到硬度、耐磨性，而表面陽(yáng)極化可以克服鋁合金表面硬度、耐磨損性等方面的缺陷，擴(kuò)大應(yīng)用范圍，延長(zhǎng)使用壽命，表面處理技術(shù)成為鋁合金使用中不可缺少的一環(huán)，而陽(yáng)極化技術(shù)是目前應(yīng)用最廣且最成功的一種技術(shù)。

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激光油墨/PVD去除

隨著手機(jī)結(jié)構(gòu)越來越精細(xì)，很多部件在油墨及PVD處理后，在局部有殘留，會(huì)影響美觀，無法達(dá)到部件制作的工藝相應(yīng)要求。因此在手機(jī)的應(yīng)用當(dāng)中，需要用激光對(duì)多余部分油墨或PVD膜層進(jìn)行去除，如閃光燈油墨去除、觸屏油墨去除、攝像頭油墨去除等。

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激光清洗

激光清洗原理圖

激光清洗是現(xiàn)階段比較熱門的一種應(yīng)用。激光是一種光源，作為一種技術(shù)手段應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域的清洗行業(yè)中，如航天航空、汽車制造、軌道交通、船舶制造、鋼鐵制造、電子行業(yè)等。

在激光清洗中，比較常見的是除銹、除油、除漆、除渣、除膜等。根據(jù)企業(yè)不同的業(yè)務(wù)需求，應(yīng)用越來越多。我國(guó)還有兩大激光清洗應(yīng)用市場(chǎng)尚未得到廣泛應(yīng)用：

一是飛機(jī)除漆，從節(jié)約成本和綜合情況來看，加工效益很高。但目前國(guó)內(nèi)在裝備研發(fā)和性能解決方案的投入上較少；相比之下，國(guó)外在該領(lǐng)域上的投入已比較成熟，激光除漆在航空領(lǐng)域已經(jīng)得到逐步地推廣和應(yīng)用。

二是船舶行業(yè)，實(shí)際上，船舶翻新、安裝等除漆需求很大。在船舶行業(yè)，激光清洗如何突破贏得市場(chǎng)，是后續(xù)值得關(guān)注和期待的。

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MOPA光纖激光器

體現(xiàn)差異競(jìng)爭(zhēng)的另一個(gè)典型應(yīng)用即是MOPA光纖激光器。比如SPI為了尋求與恩耐和IPG的差異化發(fā)展，推出了MOPA結(jié)構(gòu)的光纖激光器。雖然SPI的MOPA結(jié)構(gòu)的激光器最初在尋求新的應(yīng)用時(shí)，評(píng)估通用型應(yīng)用價(jià)格太高，沒有優(yōu)勢(shì)可言。但在使用的過程中發(fā)現(xiàn)，其波型和參數(shù)設(shè)置的可選擇性多，在精細(xì)化、特殊的標(biāo)記市場(chǎng)當(dāng)中有其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。隨著脈沖光纖激光器功率越來越高，MOPA激光器的波型特點(diǎn)可較好地應(yīng)用在以下方面：

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激光微焊接技術(shù)

在很多精密結(jié)構(gòu)件中，特別是手機(jī)應(yīng)用中，要求焊接光斑小，如直徑小于0.5 mm焊點(diǎn)時(shí)，這就需要MOPA結(jié)構(gòu)的微焊接技術(shù)。

微焊接技術(shù)具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：適用于厚度小于0.5 mm各類金屬薄板的焊接；微焊接技術(shù)主要采用螺旋狀的焊接方式，形成微焊點(diǎn)，可以與底層基材很好地融合；適用于異種材料的焊接，具有較小的熱影響，焊接產(chǎn)生的材料變形較小，這些是其非常大的優(yōu)勢(shì)。

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激光去毛刺

MOPA結(jié)構(gòu)光纖激光器參數(shù)設(shè)置選擇性較多，所以在手機(jī)去毛刺應(yīng)用中具有優(yōu)勢(shì)。一般部件去除毛刺后，粗糙度可控制在20 μm左右，使整體的美觀性大為提高。

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激光微孔加工

MOPA結(jié)構(gòu)的脈沖光纖激光器應(yīng)用在非常薄的特種金屬微孔加工，這是其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，加工材料不變形，孔徑和孔的邊緣處理的很好，加工的時(shí)間周期一般也能滿足正常客戶的需求。

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QCW光纖激光器

QCW光纖激光器的出現(xiàn)，很大地改變了激光器的應(yīng)用市場(chǎng)，幾乎取代了燈泵激光器的市場(chǎng)。早期由于QCW光纖激光器價(jià)格較高，燈泵激光器仍占據(jù)一部分應(yīng)用市場(chǎng)，但隨著用戶對(duì)QCW光纖激光器價(jià)格的接受程度越來越高，不斷取代了燈泵激光器應(yīng)用市場(chǎng)。隨著近幾年該類激光器的發(fā)展，燈泵焊接、燈泵切割機(jī)已逐漸被淘汰。QCW光纖激光器在以下方面具有典型應(yīng)用。

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激光點(diǎn)焊

這與MOPA結(jié)構(gòu)的微焊接不同，MOPA光纖激光器是對(duì)薄金屬進(jìn)行焊接，焊接光斑要求小于0.5 mm；而QCW光纖激光器適用于0.7 mm甚至1 mm的金屬點(diǎn)焊。應(yīng)用范圍廣泛，如連接件、線材、光模塊等的封裝，甚至自動(dòng)化焊接裝備，形成批量應(yīng)用。但是國(guó)產(chǎn)QCW光纖激光器目前市占率較低，國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程仍有待進(jìn)一步加快。

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激光特殊鋼材切割

QCW光纖激光器的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)應(yīng)用是精密薄板切割和特殊材料切割領(lǐng)域。比如電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子硅鋼片的切割，切割精度要求較高，精度±0.01 mm。

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激光發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣制孔

國(guó)內(nèi)產(chǎn)品目前還未滲透該應(yīng)用領(lǐng)域。以前是通過燈抽運(yùn)激光器在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣上制孔，目前已被QCW光纖激光器替代。該領(lǐng)域的制孔直徑一般在1 mm以上。

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激光藍(lán)寶石切割

QCW光纖激光器在某些要求不高的藍(lán)寶石切割領(lǐng)域也可以發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。這有一個(gè)基本的指標(biāo)需要注意，對(duì)于要求微裂紋、粗糙度在20 μm以上的藍(lán)寶石加工，該款激光器也可達(dá)到切割要求。

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超快光纖激光器

近幾年隨著超快激光器技術(shù)的應(yīng)用，全光纖的超快激光器也在不斷推出。全光纖超快激光器與固體超快激光器在一些應(yīng)用領(lǐng)域存在競(jìng)爭(zhēng)，具體有以下典型應(yīng)用。

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激光發(fā)動(dòng)機(jī)高溫合金制孔

發(fā)動(dòng)機(jī)葉片氣膜孔領(lǐng)域有很好的發(fā)展市場(chǎng)。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力越來越大，溫度越來越高，發(fā)動(dòng)機(jī)有些關(guān)鍵部件后續(xù)會(huì)用陶瓷基的復(fù)合材料，這種材料傳統(tǒng)的加工方式無法實(shí)現(xiàn)，而激光是一個(gè)很好的解決方案。目前，市場(chǎng)上還只有西安光機(jī)所的中科微精在進(jìn)行相關(guān)工作。

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激光打孔

飛秒激光器根據(jù)不同材料，在激光陶瓷打深孔如氧化鋯材料鉆孔，玻璃材料的打孔、盲孔等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。

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激光隱切

飛秒光源做激光隱切，比較大的優(yōu)勢(shì)是對(duì)材料的兼容性較好，在膠合玻璃、晶圓透鏡、藍(lán)寶石窗口、藍(lán)寶石手機(jī)蓋板/背板、厚玻璃、毛玻璃切割等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。

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連續(xù)波（CW）光纖激光器

連續(xù)光纖激光器的工業(yè)應(yīng)用主要體現(xiàn)在高功率、高速度加工方面。

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激光切割

12-20 mm碳鋼的高速亮面切割樣品

典型應(yīng)用如節(jié)約成本的空氣切割、體現(xiàn)技術(shù)的厚板小孔切割技術(shù)等。

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激光切割加工自動(dòng)化料庫(kù)/柔性化鈑金智能生產(chǎn)線

由于光纖激光器具有柔性化的制造能力，華工激光已經(jīng)可提供成套解決方案。如華工激光的自動(dòng)化激光切割柔性生產(chǎn)線，通過多元智能化激光產(chǎn)品解決更多的激光制造需求。同時(shí)，不僅在切割、下料等制造方面，華工激光提供的激光全自動(dòng)/半自動(dòng)數(shù)控激光切管系列的產(chǎn)品，還可應(yīng)用管材切割。

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激光三維五軸切割

這是華工激光連續(xù)光源最新的應(yīng)用熱點(diǎn)。目前這個(gè)市場(chǎng)在汽車熱成形行業(yè)已有廣泛的應(yīng)用。其中，可無限回轉(zhuǎn)三維切割頭是其關(guān)鍵部件，具有無限回轉(zhuǎn)、磁力防碰撞、內(nèi)置水冷卻系統(tǒng)、自動(dòng)調(diào)焦、高速浮動(dòng)軸等優(yōu)點(diǎn)。

除此之外，連續(xù)光纖激光器還在白車身激光焊裝線、激光手持焊、激光金屬3D打印、被譽(yù)為當(dāng)前可替代電鍍技術(shù)最具競(jìng)爭(zhēng)力工藝的激光超高速熔覆等方面都有廣泛應(yīng)用。

白車身激光焊裝線

手持激光焊接

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總結(jié)

經(jīng)過市場(chǎng)多年驗(yàn)證，光纖激光器技術(shù)優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)無疑，并廣受關(guān)注。但是需要警惕的是，光纖激光器的產(chǎn)業(yè)發(fā)展應(yīng)從競(jìng)爭(zhēng)中尋找差異化發(fā)展，以免像光伏產(chǎn)業(yè)一樣重蹈覆轍。

對(duì)于國(guó)內(nèi)企業(yè)來說，如何提高自己光源的品質(zhì)是其主要思考的問題。從全球激光器發(fā)展態(tài)勢(shì)來看，不能完全依靠自身研發(fā)單打獨(dú)斗，也需要通過企業(yè)并購(gòu)，利用資本力量帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，真正打通產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。

本文根據(jù)華工激光技術(shù)總監(jiān)盧飛星做客光言萬物直播間作的光纖激光器在工業(yè)領(lǐng)域的典型應(yīng)用報(bào)告內(nèi)容整理而成?？稍诒竟娞?hào)菜單欄點(diǎn)擊直播回放查看。

封面來源：https://www.fabricatingandmetalworking.com/wp-content/uploads/2016/01/OPTIPLEX-Fiber-Cutting-1.jpg

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