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技术报道 Technology Report
统中仅实现两个或更多种子源，例如超快速锁
模振荡器和简单的 CW 激光器。由于大多数系
统包括用于拾取发射到放大器链中的脉冲的脉
冲拾取器，因此可以容易地使用脉冲拾取器在
两个种子源之间切换。在更高级的方法中，可
以使用一种可以在不同模式下（锁模、调 Q
和 CW）运行的种子源。由于可以在不同运行
模式之间切换的二极管激光器已经可用，因此
即使这种想法也不是一场革命。 9
将当前大功率 USP 激光器的常用架构再
往前推几步，我们可能实现一种激光器，可以
提供几千瓦的平均输出功率，可以在不同的运
行模式之间切换，从输出超短脉冲到常见的
图3：显示了使用高功率CW激光进行远程焊接的典型安装（IFSW，斯图加特大学）；在未来， CW 辐射。此外，可以从最先进的激光器获得
类似的装置也可能用于使用千瓦级USP激光进行高产的微材料加工。
高功率或高强度，也使得通过非线性光学效应
确实征服了大规模的制造应用。 6,7 因此，我们将看到更 的频率转换越来越有吸引力和有效（见图 5）。因此，我
多基于激光的高精度超快材料加工在大型生产机器上进 们不仅能够在不同的脉冲持续时间和 CW 运行之间切换，
行，初看起来与我们用于切割或焊接等的经典宏观应用非 而且能够在不同波长之间切换。这将最终满足可以使用同
常相似（见图 3）。因此，在同一台机器上执行所有已知 一台激光器来实现大多数已知的材料加工应用的期望。
激光材料加工应用的想法很自然。但这可以用同一台激光 这通向一种通用机器，只需改变其操作参数，即可几
器实现吗？ 乎执行一整套基于激光的加工工艺。这不仅是工业 4.0 的
实际上，这个问题并不新鲜。在 1993 年于慕尼黑举 理想软件控制通用工具，将肯定也证实其他经常被引用的
行的第 11 届国际激光大会上，Andreas Gebhardt 教授和 宣言，即 21 世纪将是光子的世纪。
他的同事们讨论了特别是中小型企业的期望，即所有不同
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的激光制造应用，应该使用同一个激光设备 ，这种期望 迎接挑战
至今仍未实现。然而，观察现代高功率 USP 激光器的模 当然，在此过程中仍然存在一些挑战。一些仍然与光
块化结构，可以很容易地得出结论 ：应该可以设置能在不 学有关，例如对高能超短脉冲的光纤光束传输的需求。其
同工作模式之间切换的激光器，并且适用于所有常见的材 他人则关注系统工程。得益于激光源和激光材料加工物理
料加工应用。 基础知识的巨大进步，我们在很大程度上知道如何和采用
提供高平均功率的超短脉冲激光系统，都基于小的种
子振荡器和一个或多个放大级（图 4）。 脉冲
拾取
重要的是，在高平均功率下，这些放
大器（例如片状预放大器和多程碟片 应用
功率放大器）对于超短脉冲或 CW 辐
种子源 预放 功率放大器
射同样有效。因此，通过集成额外或
• 低功率 • 光纤 • 多程薄碟片
更灵活的种子源，没有技术上的原因 • 低投资 • 平板 放大器
会阻碍我们建立一个可以在 CW 和脉 未来：几个种子 • 碟片
或可变
冲或 USP 操作之间切换的单套激光系
可切换：例如皮秒、纳秒和连续波
统。
初次尝试中，可以选择在同一系 图4：该原理图显示了高功率USP激光器的典型架构；可以使用相同的方法来实现可以在不同操作模式之
间切换的（单套）激光系统，因而适用于所有常见的材料加工应用。
6 JUNE 2019 工 业 激 光 应 用 INDUSTRIAL LASER APPLICATIONS CHINA
