你的激光切割机在作业时，有没有经常烧镜片？烧喷嘴？也许有人告诉你功率高，这是正常现象！但你不知道的是，有人一个月只换2-3个喷嘴，你要换十几个？有的设备24*7不停转，而你的设备却频繁烧晶体和上保护镜片？而在这些不良现象诱因，一定概率都是由于杂散光导致。

何谓杂散光？字面意义上来看是就是不需要的噪光，其在行业内俗称边缘光、外围光。虽名为杂散，但实际这种光仍属于激光的一部分，只不过因其大幅度偏离激光主轴，使其超出外光路（切割头、焊接头等）可承受的最大发散角，产生异常吸收和反射。若杂散光占激光总比例过高，出现杂散光被吸收，切割头内部元件就会产生较大温升；而当其照射到切割头光阑、上保护镜、透镜上，又会产生反射或漫反射，从而破坏外光路内部核心元件，严重的甚至回返到光缆里烧坏光缆和激光模块。所以，最理想的是从激光器输出的激光，经过切割头到最后出来，所有的激光都乖乖按照预定轨道一路狂奔，不掉队、不跑偏，这样能量集中可控，加工效果更优越。更能有效降低对镜片的损伤。

01 杂散光如何探测、如何表征？

当杂散光照射到切割头光阑、镜架等内部结构后，产生的漫反射光会导致切割头中部分传感器参数值异常增大，因此可以通过监测这部分传感器数值，判断激光器发散角是否在合适范围，但要说明的是这个数值仅能作为间接参考，不能直接表征发散角，该参考值同时也会受切割头使用状态，镜片洁净度等影响。

以锐科40kW 100μm 25m激光器为例，使用波刺切割头，满功率出光，上保护散光值如图1（a）所示，该值处于合适范围内；针对普雷切割头，其准直温度也可以在一定程度上表征激光器全能量发散角，以ProCutter 2.0 30kW切割头为例，准直温度如图1（b）所示，该值处于合适范围内。

注意：不同切割头厂商和同一厂商不同型号切割头均会有差异，具体切割头型号和散光值标准（或上保护温度），最新状态请咨询切割头厂商；杂散光表征值并非恒定不变，会受切割头当前状态，镜片洁净度等影响。

图1(a)波刺切割头配锐科40kW 100μm 25m激光器，上保护散射光值（b）普雷ProCutter 2.0 30kW配锐科30kW 100μm 30m激光器，准直温度

02 杂散光控制跟什么有关？

杂散光的控制是系统性工程，不单是某种有源/无源光纤的设计,不光是某种器件、模块的设计，其背后涉及到的是全方位的系统性工程。从全能量发散角标准建立，到激光器整体设计，再到发散角控制概念的引入，最后高精度发散角测量系统的反馈；而如此系统性工程均需要理论突破和技术沉淀、经验积累和广泛的市场数据收集。

锐科激光深入用户应用的一线调研，率先提出杂散光控制这一理念，通过对百余万瓦用户走访调研，聆听用户需求，并联合上下游伙伴对激光器及外光路进行调优升级，最终实现了高于行业标准的杂散光控制技术。

03 为什么锐科激光的高功率激光器杂散光控制这么牛？

1、业内最高的全能量发散角标准

首先，锐科激光设立了更高的发散角标准。通常来说，M²只是表征86.5%的能量分布，其只适合描述单模或者近单模激光器。而针对多模激光器，其能描述的光束性质有限，锐科在此光束质量的基础上，开创性地提出全能量发散角的概念——采用描述99.84%的能量分布，作为衡量发散角的新企标。更高的标准牵引着技术的升级。

2、全能量发散角主动控制技术

锐科激光独创的发散角主动控制技术正是依托全能量发散角标准而研发出来的，是杂散光有效控制的关键。市场上大部分高功率切割头的光学孔径都是0.13mm左右，这就需要光阑对准之前激光光进行限制。被限制的光一般俗称杂散光，而一旦外杂散光功率过高，其实就是激光的全能量发散角太大，这时候极容易造成光阑烧毁；甚至由于光阑边缘的衍射作用，一部分杂散光会照射到准直上，产生严重热透效应，使得切割不稳定（如图3所示）。

图3全能量发散角超标导致的光阑烧和光阑回光示意图

锐科激光独创的全能量发散角主动控制技术，通过对纤芯光进行调制，实现输出光全能量发散角的压缩，从而实现更高光束质量的激光输出。同时利用自研的发散角测量系统，可以实现发散角高精度测量，随着技术的迭代升级，已经可以实现99.84%能量的发散角测试。通过标准的设立，到发散角主动控制系统的应用，最终高精度测试的出库保证，实现激光器生产全流程闭环，保证了激光器的高一致性。解决了高功率激光加工用户的后顾之忧。

图4 采用全能量发散角压缩器前后发散角对比图

图5  30kW激光器发散角主动控制前后，超标（红色）和合格（灰色）发散角对比

图6 通过全能量发散角主动控制技术有效减少杂散光，实现光阑高稳定工作

转自：锐科激光

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