在20kW以上的超高功率激光器（切割版）中，为满足客户良好的适用度，锐科根据大量的客户端使用数据，与主流切割头厂商进行了多次技术交流和测试实验，在目前通用的行业和国际标准之上，制定了更高的企业标准，实现了系统级别匹配，达到切割效果和效率的全面提升。

1、纤芯与M2标准 by Raycus

针对超高功率激光器，单纯的做到纤芯输出并不能实现较好的应用，只有纤芯与M2完成匹配，才能实现更好的应用效果。

若整机素质一般，单纯的缩小纤芯，光束质量（M2或BPP）却无法随之缩小，则极难达到较为理想的切割效果。以100μm输出的20000W激光器为例，考虑到较佳的切割效果和厚薄板兼容效果，最佳的M2应该在11附近。

我们从20kW—60kW限定推出100μm—150μm纤芯输出，并严格限制M2范围，使得切割工艺的调整可以从低功率到高功率切割工艺可以一脉相承，同型号机型之间的差异性较小。

M2标准 by Raycus：

图1 光束质量测试示意图

图2 锐科40kW激光器光束质量实测图

2、全能发散角标准

M2只是表征86.5%的能量分布，但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99.84%描述对全能量发散角的新企标。

而正是因为锐科该项标准的推出，使得来自锐科的20kW-60kW激光器，杜绝了常规激光器容易出现的上保护发热（频繁烧），准直发热，上保护散射光值大，光阑烧，喷嘴发热等痼疾。正是因为严苛的标准，使得锐科高功率光纤激光器在市场上一骑绝尘，实现了国内出货量第一。

发散角标准 by Raycus：20kW—60kW，全能量发散角（99.84%，半角）≤0.13

图3 全能量发散角超标导致的光阑烧和光阑回光示意图

锐科制定全能量发散角标准的原因是，市场上大部分高功率切割头的光学孔径都是0.13附近，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外围光或杂散光，而一旦外围光（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。

图4展示了采用锐科标准后的光路示意图，激光器完全通过光阑，杂散光或外围光比例极小，使得切割系统处于稳定状态。

图4 当全能量发散角在锐科标准内可实现光阑高稳定工作

3、非线性标准

因为市场对于大幅面、大厚度板材高效率加工需求的提高，激光器整机功率也随之提高，同时传输光缆中传能光纤纤芯减小，长度增大，这带来的是非线性、受激拉曼散射的提高。如果激光器本身的SRS效应较高，它的稳定度也大幅度较低，换而言之，更容易受到环境，外光路的扰动。

我们根据实际经验，针对高亮度激光器提出了属于锐科的标准，不论纤芯大小，光缆长度多少，激光器功率多高，都要求整机满功率出光其SRS效应必须在30dB以上，避免激光器寿命短，易烧毁，长时间切割不稳定等问题。

非线性标准 by Raycus:

20kW—60kW，SRS效应：≥30dB @ 100%功率。

图5 40kW 100μm 30m非线性光谱

4、标准独立性

每一项标准都具有独立性，不能因为达到某一项标准，而妥协其他项标准。

部分友商因为光缆长度的增加，妥协光束质量或者纤芯大小，导致应用工艺效果不同，工艺通用性大幅度减弱。

部分友商为了维持小纤芯输出，但合束能力有限，导致最终输出M2超标或全能量发散角超标。

部分友商因为光缆长度的增加，妥协非线性，导致系统高功率下稳定性大幅度降低，机器寿命大幅度降低，包括切割头在内的整个光路系统随时处于崩溃状态。

锐科出品的超高功率激光器，采用100μm—150μm输出的20kW，30kW，40kW，我们不会因为光缆长度提高，功率提升，而妥协任何标准。

• 我们不做光缆在20m以下的产品，过短的光缆，功率再高，对于日益加大的板材毫无意义。

• 锐科推出的20kW—60kW高品质激光器常规光缆配置长度为20m—40m，可定制更长。

更高标准的实现，依托多年技术积累

锐科针对高亮度20kW—60kW 指定了严苛的企标，为了实现这个标准，依靠了锐科多年的技术积累，并自2021年起实现一系列的技术突破，其中具体包括了：

1、光束质量控制技术

优秀的合束和模块性能，可维持小纤芯高光束质量输出。锐科通过对模块性能的提升、高光束质量功率合束器研制以及模式控制技术的研究，实现输出光斑的匀化分布和光束质量BPP的精准控制。

图6 光束质量控制前、后对比示意图

2、全能量发散角主动控制技术（锐科内部标号A, Active control of divergence）

我们通过开发出一种全能量发散角压缩器，通过对纤芯光进行调制，实现输出光全能量发散角的压缩。

图7 采用全能量发散角压缩器前后发散角对比图

图 8 30kW激光器主动控制前后，超标（红色）和合格（灰色）发散角对比

3、非线性抑制技术（锐科内部标号S，Suppress of SRS）

拉曼抑制器，通过倾斜布拉格光栅对模块产生的拉曼种子进行滤除，阻止拉曼种子在无源传能部分中的放大，同时隔离传能部分和外光路对模块的拉曼反馈。

但是拉曼光栅目前也存在一定的问题，为了实现深的滤除带宽，需要大啁啾率和大的长度，此时要求刻写难度和成本大幅度提高，而增大滤除比，需要加大调整深度，这会导致损耗增大，甚至影响光束质量。

因此锐科基于以上弊端，采用了级联倾斜光栅，通过串联2个倾斜光栅，实现较宽的滤除效果和较低的成本，从而维持模块较低的非线性。

图9 双栅级联型拉曼抑制器

更高标准体系，“造就”震撼应用效果

锐科激光60kW激光器自2023年推出以来，因其优异的切割优势备受市场关注。我们将60kW激光器与40kW、30kW激光器空气切割不锈钢不同厚度的切割速度进行对比，由图10可知，60kW激光器在中厚板切割速度上相比其他二者具备非常明显的优势，尤其是50mm以上厚度的不锈钢板材。

图10 60kW/40kW/30kW不锈钢切割速度对比

此外，我们到客户加工工厂实拍了60kW激光器切割70mm/125mm超厚不锈钢的场景，让大家能够切身感受到切割现场的火花“璀璨”，效果尤为震撼。

锐科激光

，赞

68

60kW激光器厚板不锈钢切割效果实景展示

勇立潮头树标杆，超高功率激光器高质量发展

进入2023年后，锐科认为工业光纤激光器的发展不仅仅再是单纯的功率的提高，毕竟锐科在2021年就完成了100kW激光器的研制。今后万瓦以上激光器的发展，应该是激光器素质的全面提升。为此，锐科激光始终致力于激光器的技术突破和产品创新，积极打造更高标准的质量体系，为全球客户提供更高品质的光纤激光器产品，并推动国产激光器产业高质量发展。