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在激光技術(shù)日新月異的今天，激光切割已進入 5 萬瓦級應用時代，而激光焊接卻仍停留在萬瓦以下的水平。

特別是在高功率激光深熔焊接過程中，焊接缺陷如飛濺、氣孔、裂紋等問題頻現(xiàn)，限制了高功率激光焊接技術(shù)在船舶、核電等高端制造領域的應用。目前，高功率激光焊接領域中，已經(jīng)證實點環(huán)光斑焊接可有效減少這類焊接缺陷。

要實現(xiàn)點環(huán)光斑輸出，通常使用基于特殊光纖特殊結(jié)構(gòu)的點環(huán)光纖激光器，但同等功率情況下點環(huán)光纖激光器價格遠高于普通光纖激光器，并且光斑分布模式有限，只能輸出預設的幾種光斑分布模式，無法輸出其他光斑分布模式。

為了解決這一技術(shù)難題，湖北光谷實驗室、華中科技大學光電學院雙聘教授秦應雄帶領團隊提出了一項革命性的技術(shù)解決方案 —— 點環(huán)光斑光學系統(tǒng)。

據(jù)介紹，秦應雄團隊創(chuàng)新性地提出了基于外光路整形的三維光場調(diào)控方案，研發(fā)了基于普通激光器的點環(huán)光斑光學系統(tǒng)，設計更靈活三維光場分布，通過一塊自由曲面銅反射鏡，實現(xiàn)準直、聚焦、整形三種功能，簡化了光路結(jié)構(gòu)，降低功率損耗。

讓普通激光器實現(xiàn)點環(huán)光斑輸出，點環(huán)能量比例、環(huán)大小、點環(huán)焦平面位置、環(huán)類型（匯聚環(huán)或發(fā)散環(huán)）等參數(shù)可根據(jù)要求設計，以適應復雜工況要求，屬國際首創(chuàng)。能更靈活應對焊縫裂紋氣孔、飛濺控制、異種金屬的焊接等諸多難題。

在 10kW 的激光總功率下，點環(huán)功率比為 8:2 的高斯-環(huán)模激光所獲得的焊縫深度達到 14.5mm，氣孔率達到 1.2‰，相較于同等功率的純高斯模式激光，焊縫深度提升 17.5%，氣孔率下降 99%。

此外，該技術(shù)還適用于 20kW、30kW 等高功率焊接頭，實現(xiàn)了高質(zhì)量的熔深焊接。

30kW 高功率焊接頭

IT之家從公告獲悉，點環(huán)光斑光學系統(tǒng)在船舶、核電、動力電池等高端制造領域具有廣泛的應用前景，可實現(xiàn)大型船體結(jié)構(gòu)的精確焊接、電池殼體的高效焊接，可用于核反應堆的精密焊接。