為了理解固態(tài)激光器——有時(shí)在機(jī)床車(chē)間也被稱(chēng)作為“光纖”激光器，讓我們先從最基礎(chǔ)的知識(shí)開(kāi)始：這其中包括其與二氧化碳激光器技術(shù)相比所呈現(xiàn)的差異，以及如何正確描述各種不同形態(tài)的固態(tài)激光器等等。對(duì)機(jī)床應(yīng)用來(lái)說(shuō)，波長(zhǎng)為10.6μm的頗具可靠性的二氧化碳激光器是過(guò)去幾十年間的首選方案。二氧化碳是用于形成激光束的兩種常用氣體之一，另外的氣體是氦氣與氮?dú)?。這些氣體在振蕩器內(nèi)保持活躍并起到作用，直到最終被消耗掉。與此相對(duì)，固態(tài)激光器技術(shù)則使用固體元件（通常是YAG或摻雜了稀土的玻璃晶體），以同樣的方式產(chǎn)生激光束。不同的固態(tài)激光器光源（如碟片型、光纖型、或棒型）是根據(jù)作為摻雜劑載體的晶體形狀來(lái)定義的。機(jī)床生產(chǎn)商可購(gòu)得的兩種被討論最多的固態(tài)激光器技術(shù)，即碟片激光器和光纖激光器，產(chǎn)生的光束均為1μm。從最基本的意義上看，兩者的區(qū)別在于，其中一個(gè)光源的活躍部件像一只小碟片，而另一種是用摻稀土元素玻璃光纖作為增益介質(zhì)的激光器。

 

固態(tài)激光技術(shù)在（2D、3D和圓形）鈑金切割中得到了廣泛的應(yīng)用，因?yàn)?μm激光束潛在的能量密度要遠(yuǎn)高于二氧化碳激光器。這是由最小的焦斑直徑以及材料對(duì)光束波長(zhǎng)吸收性更好所產(chǎn)生的結(jié)果。用戶(hù)從這類(lèi)激光器得到的好處通常是能夠以非?？斓乃俣惹懈铋T(mén)類(lèi)廣泛的金屬，包括黃銅、青銅和更容易形成等離子體的特殊材料。

 

 

盡管固態(tài)激光器速度更快，使用更簡(jiǎn)單，但這種技術(shù)也面臨著自身的難題和挑戰(zhàn)。由于2D激光器的平均切口寬度非常窄，通過(guò)切口的輔助氣體流量非常小，從而使得材料從切口中射出比較困難。因此這種技術(shù)通常用于加工薄型材料。這與鈑金加工行業(yè)對(duì)功率越來(lái)越大的激光器的需求相反。因?yàn)楦弋a(chǎn)量可以直接轉(zhuǎn)化為更高速的切割、更厚的材料加工能力以及更好的邊緣質(zhì)量。德國(guó)通快（TRUMPF）集團(tuán)通過(guò)研發(fā)BrightLine光纖技術(shù)打破了這個(gè)局限。該技術(shù)可以提供一種非常小、另一種非常大的兩種極為不同的光束直徑控制范圍。通過(guò)瞄準(zhǔn)來(lái)簡(jiǎn)單控制激光束直徑不是一個(gè)充分的解決方案，因此這種光纖技術(shù)對(duì)任何尋求在全天的加工任務(wù)中能靈活加工全系列材料類(lèi)型和厚度的工廠來(lái)說(shuō)，特別受青睞。

 

 

圖1： 在采用配置了BrightLine 光纖技術(shù)的TruLaser 5030 光纖激光機(jī)上， 使用8kW的TruDisk激光器切割1 英寸碳鋼。

 

隨著市場(chǎng)對(duì)鈑金加工用固態(tài)激光器需求的增加，以及BrightLine Fiber專(zhuān)利技術(shù)極大擴(kuò)展了材料加工的效率，人們將目光轉(zhuǎn)向了功率更高、特別是6-8kW范圍的激光器（圖1）。這種高功率在CO2激光平臺(tái)并不常見(jiàn)。功率的提高對(duì)薄質(zhì)材料的實(shí)際影響很小，因?yàn)楹苌儆胁考?huì)采用非常長(zhǎng)的線(xiàn)性切割。因此，每分鐘達(dá)上千英寸的潛在切割速度是不太可能實(shí)現(xiàn)的。

 

切割中等厚度的材料（如11或7Ga的碳鋼）時(shí)，產(chǎn)量的提升最顯著。在這個(gè)厚度范圍內(nèi)，固態(tài)激光器的切割速度要比CO2激光器快好多倍，但依然不足以達(dá)到潛在最高的切割速度。對(duì)于那些購(gòu)買(mǎi)新的高功率激光器的企業(yè)而言，最大的希望和突破可能是使用氮?dú)馇懈?.25 英寸的碳鋼（圖2）。盡管CO2激光器能夠提供良好的切割質(zhì)量，但如果要用到大量的氮?dú)?，其速度就不夠快到足以盈利的水平?/div>