1960年，美國人梅曼發(fā)明了世界上第一臺紅寶石激光器。這種高亮度、單色性好、方向性好的人造光很快便應用于軍事和工業(yè)各領域。隨著高亮度泵浦源和雙包層光纖技術的進步，高功率光纖激光器已經(jīng)逐漸成熟，并逐漸取代傳統(tǒng)的工業(yè)加工用激光器，如CO2激光器、碟片激光器、板條激光器、半導體激光器等。
表1給出了高功率光纖激光器在效率、壽命、維護需求等方面與傳統(tǒng)工業(yè)加工用激光器的對比?？梢钥闯?，全光纖結構高功率光纖激光器具有插頭效率高（＞30%）、使用壽命長（＞10萬小時）、維護率低以及柔性輸出等優(yōu)勢。
圖1：各類型激光器的亮度以及加工應用對光源特性的需求[1]
此外，光纖激光器的亮度也高于傳統(tǒng)工業(yè)加工用激光器。圖2畫出了傳統(tǒng)工業(yè)加工激光器的亮度以及工業(yè)加工應用對光源特性的需求。可以看出，高功率光纖激光器，尤其是高功率單模光纖激光器，其亮度可以滿足所有工業(yè)加工應用需求。
單模光纖激光器，是指輸出激光為單一橫模式（基模）的光纖激光器，單模激光器的最明顯特征是光束質(zhì)量評價因子M2<1.2。需要指出的是，許多廠家標稱的“單模”激光器實際為“單模塊”激光器，即在拓撲結構上為一對光纖光柵組成的諧振腔型激光器，單模塊激光器不一定是單模式激光器。千瓦級單模式光纖激光器的技術難度要遠大于同等功率的單模塊光纖激光器。湖南大科激光有限公司（以下簡稱“大科激光”）通過對高功率光纖激光器的物理瓶頸問題深入研究，設計了具有自主知識產(chǎn)權的工業(yè)用千瓦級單模光纖激光器，性能指標達到國外同功率單模光纖激光器的水平，如表2所示。
表2：大科千瓦級單模光纖激光器參數(shù)對比
基模激光的特點是具有近衍射極限激光的傳輸特性，可以被匯聚至極小的光斑，從而實現(xiàn)超高的功率密度，這使得高功率單模光纖激光器在金屬材料切割領域具有獨特的優(yōu)勢。
◆ 高速切割
單模激光可被匯聚至微米量級光斑，實現(xiàn)極高的功率密度，相比于傳統(tǒng)的多模高功率激光器，可以大幅度提升切割速度。表3對比了DK YSM 2000與典型多模3000W激光器的切割速度，可以看出高功率單模激光器的切割速度可以達到甚至超過3 kW多模激光器的切割速度。
表3：DK YSM 2000 常規(guī)材料切割速度
◆ 高反射率材料切割
高反射率金屬材料（鋁、黃銅、紫銅）在加工時會產(chǎn)生很強的回返光，這些回返光會給光纖激光器帶來致命風險，堪稱激光器“殺手”。針對這一問題，大科激光團隊設計了用于高反射率材料切割的千瓦級單模光纖激光器“DK YSM系列”，可以實現(xiàn)對鋁、黃銅甚至紫銅材料的高速切割。
表4：DK YSM 2000 高反射率金屬材料切割速度
◆ 亮面切割
亮面切割工藝要求激光的光斑具有極高的穩(wěn)定性。DK-YSM 2000的輸出激光僅包含一個模式（基模），在切割頭高速運動時，焦點光斑仍能夠保持穩(wěn)定的近高斯分布，可以實現(xiàn)厚板、高反射率金屬等材料的亮面切割，如圖3所示。
圖3：DK YSM 2000 光纖激光器切割端面效果圖
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