光纤激光器的出现重塑了钣金制造业的世界。与以前的 CO₂ 激光器相比，它可以更快、更经济地加工更广泛的金属。它还大大减少了维护工作量，延长了正常运行时间，提高了产量。

许多加工车间和制造商已经转向使用光纤，但还有许多其他工厂和制造商仍然采用二氧化碳或刚刚开始转向光纤激光设备。如果您刚接触光纤激光器或正在考虑投资光纤激光器，有一点需要明确的是：了解光纤激光设备中光学组件的维护与保养。

光纤激光设备中，除了切割头中的保护窗外，没有任何需要更换的关键光学部件。而且光纤用户需要知道的第二件事是更换保护窗非常容易，任何机器操作员都可以做到。

光纤激光器 VS 二氧化碳激光器

为了进一步了解光纤维护的简易性，我们只需知道使用 CO₂ 激光设备中光学元件维护的复杂性即可。MKS 仪器公司旗下 Ophir Optronics Solutions Ltd. 的销售运营总监 Yoram Mor 表示，在厂家和制造商使用 CO₂激光器的时代，由于频繁更换光学元件，他们需要购买大量的光学元件。无论是当时还是今天， CO₂ 激光器都包含大量的光学组件，包括腔体和外光路中的光学透镜和反射镜。

“二氧化碳激光的光路有很多需要精确调整的镜片，” Mor  说。“像灰尘污染这样常见的事情就可能导致它们需要定期保养维护。虽然使用者可以自行进行一些维护和更换，但在某些涉及激光腔或激光源时，必须由专业服务公司来修复或更换镜片。“ “相比之下，光纤激光器的维护更容易，它的内部有一根带有光纤的柔性光缆，用于连接激光源和切割头，” Yoram Mor 补充说到。

由于光学元件仅仅位于切割头中，激光腔或者激光源中都没有易损的光学元件，因此光纤激光器中的光学元件数量大大少于 CO₂激光器中的数量。这是一个完全不同的系统，维护要求也完全不同。

切割头组件

光纤激光器所需的的唯一光学维护任务在于切割头，其中有多个光学镜片及保护窗。

光纤激光器的切割头是一个复杂的组件，一般有两个非球面或者两对双镜片组合镜片组成：一个用于准直从光纤发出的发散激光束，一个用于聚焦。加上两个保护窗口: 一个窗口位于光纤和第一个透镜之间，一个窗口位于第二个透镜和工件之间。由于镜片受到两个窗口的保护，因此它们的使用寿命相对比较长。它们受到良好的保护，免受外部环境的影响。并且尽管不同应用中情况不同，但是每年更好的次数比较少。

Ophir 的电动变焦镜头，推动市场向更小尺寸、更优化的重量和功率转变

更换防护窗是日常维护的一部分，以保护切割头中的光学镜片免受灰尘、污垢和工件背面飞溅物的影响。更换频率取决于环境以及最终用户需要的切割量。如果机器处于苛刻的环境中，它可以每天更换。Mor 说。“我们看到客户每天更换一次窗口，每隔一天更换一次，每周一次，每隔一周更换一次。这仅取决于机器的功率水平、切割的基材、环境的清洁度等。”

当透镜暴露在灰尘和污垢中时，并自然吸收环境中的热量。当热量上升到一定程度时，会发生热透镜效应，从而改变透镜的形状并消除切割区域上的焦点。激光束需要精确聚焦到切割材料的目标区域，还要聚焦到材料的深处。当焦点发生转移时，您的切割效果会不均匀。

需要更换窗口的指标通常是相同的：切口不如以前那么好。除此之外，现代机器通常具有嵌入式技术来提醒用户窗口需要更换。更换窗口的过程就像拉出抽屉一样简单。你把它拉出来，拆下窗户，然后滑入一新窗口。MKS Ophir 的窗口采用真空密封包装出售，以保证清洁度，用户在更换过程中唯一需要做的就是：靠近加工机器，打开窗口的真空包装， 进行更换。虽然窗口的价格相对较低，约为 50 美元，但 Ophir 鼓励客户购买最高质量的窗口，因为它们的使用寿命更长，并且可以更好地保护光学元件。

替换窗口相当于智能手机的屏幕保护膜。手机用户可以自行更换保护膜，但不能更换屏幕，窗口也有多种价格范围可供选择。但您不能轻易打开切割头并更换光学元件。这必须由授权方在洁净室中完成。

切割头的高敏感性

“即使你认为你的环境是干净的，如果你打开切割头，镜片也会立即变脏，”Mor 严肃说。“你可能看不到污垢，但在显微镜下，镜头看起来就像被扔进了垃圾桶。即使是最少量的灰尘或污垢也会影响1微米激光波长的切割质量。” 这就是为什么切割头制造商出售内置光学器件的切割头的原因，最终用户一般没有合适的环境来打开切割头并自行更换镜片。

用户可以对光纤激光器进行一些 DIY 维护，但是光学元件的更换必须由专业人员在洁净室中完成

切割头内部的光学镜片大约每年需要更换一次。但与窗口一样，频率取决于多种因素，例如激光器运行的次数以及所采用的功率大小。用户更换防护窗的频率和所用窗户的质量也影响光学镜片的更换频率。无论如何，当需要更换光学透镜时，激光器或切割头制造商必须参与其中。

切割头中镜片的材质

光纤切割头中的光学透镜由熔融石英制成，这种原材料具有专为光纤激光波长定制的低吸收率和低的热膨胀。Ophir 的镜片还具有特殊涂层，可以吸收尽可能少的热量。在设计光学元件时，我们必须考虑很多因素，包括元件的尺寸、原材料的类型以及涂层的类型。根据应用的不同，涂层可以以不同的厚度涂覆1到20层。我们可以根据客户的要求提供不同的涂层，以提供最佳解决方案。

当切割头制造商与 Ophir 合作开发新镜片时，整个过程高度协作。功率水平和光学尺寸等规格提交给 Ophir 团队。同时原始设备制造商将对各种材料进行各种现场测试。这些现场测试的结果将提供对光学器件性能的深入评估，并将用于性能数据说明，以便为客户提供切割速度、功率等各种性能的相关信息。

结语

“总之， CO₂ 激光器和光纤激光器之间的区别几乎就像普通汽车和电动汽车之间的区别一样，”Mor 总结道。“对于普通汽车，你可以自己做一些维护和修理，但对于电动汽车来说，虽然所需的维护要少得多，但如果需要任何维修，您必须让授权的服务公司来完成这项工作。”