誰是夜空中最亮的星？在地球上仰望夜空，肉眼可見的最亮的恒星非天狼星莫屬。天狼星（Sirius）的名字來源于古希臘（∑εριο），意為發(fā)光或灼燒。在某些古老的部落，天狼星被認為是“太陽背后的太陽”，是太陽力量的來源。從古至今，圍繞天狼星衍生出了不計其數(shù)的神話和傳說。它璀璨、熾熱，引人矚目，又神秘、夢幻，讓人心向往之。
在我國激光行業(yè)的璀璨群星中，近期也誕生了一顆“天狼星”。湖南大科激光近期發(fā)布了全新的天狼星系列光纖激光器，它擁有近乎極致的光束質(zhì)量和穩(wěn)定持久的性能，攻克了過去光纖激光器在新能源電池焊接中遇到的諸多難題，為新能源電池市場提供更高效率和更優(yōu)質(zhì)量的焊接解決方案。
“天狼星”由來——以更高亮度 為高端應用市場引路
2021年，我國光纖激光器市場再度迎來發(fā)展高峰，全年市場規(guī)模接近125億元，同比增長33％，其中國產(chǎn)激光器市場份額接近70％。在市場高速發(fā)展、國產(chǎn)品牌加速崛起的過程中，這一市場卻因產(chǎn)品同質(zhì)化而陷入價格戰(zhàn)泥潭——部分激光器企業(yè)主動降價搶占市場，而設(shè)備集成商在采購激光器時也片面強調(diào)功率和價格，“X kW多少錢”已成為集成商接觸激光器企業(yè)的開場白。
實際上，這樣的觀念只是把激光器視為單純的功率器件，而忽略了激光器的另一個重要特性——亮度，也忽略了亮度背后的價值。眾所周知，激光的四個基本特性是方向性好、單色性好、相干性好、亮度高。亮度表示了激光的明亮程度，其定義是：光源在單位面積、單位頻帶寬度和單位立體角內(nèi)發(fā)射的光功率，簡單來說就是“單位空間內(nèi)激光的功率”。亮度是衡量激光器綜合性能的重要指標之一，也是研究激光應用的重要參考依據(jù)。
目前，光纖激光器更多應用在金屬下料市場。在這一粗放型市場中，高亮度的作用并不明顯，但更高功率卻能帶來切割速度和切割能力的提升，因此過去十年間光纖激光器一直在追求更高功率。隨著我國產(chǎn)業(yè)升級的加速，越來越多的高端制造業(yè)對激光技術(shù)需求增加，也對激光的亮度提出了更高要求。例如，動力電池的切割、焊接過程中常會遇到銅、鋁等高反材料，普通亮度的激光器在加工這些材料時往往面臨工藝窗口窄、熔池可控性低、易產(chǎn)生飛濺、焊接缺陷明顯等痛點。為解決這樣的痛點，具有更高亮度的天狼星系列光纖激光器應運而生。
亮度接近極致——效率、質(zhì)量、工藝窗口均提升
OFweek維科網(wǎng)·激光獲悉，大科激光通過獨特的光路設(shè)計和工藝處理，抑制了橫向模式不穩(wěn)定和受激拉曼散射，實現(xiàn)了2.2kW純單模（M2＜1.1，接近衍射極限）輸出，能量傳輸光纖（芯徑為14μm，NA為0.07）長度達到7m，拉曼抑制比優(yōu)于-35dB。這一系列突破，奠定了天狼星系列激光器（Sirius－1000W～4000W）的技術(shù)基礎(chǔ)。
2kW輸出時光束質(zhì)量M2為1.07
相比20μm芯徑，14μm芯徑光纖輸出的單模激光對應的焦點光斑面積縮小了51％，功率密度提升1倍，從而實現(xiàn)在較低輸出功率下熔化銅鋁等高反射率金屬，不僅大幅降低生產(chǎn)能耗，還在提升生產(chǎn)效率同時縮小焊接中的熱影響區(qū)，從而減少熔池飛濺和降低焊縫缺陷率。
為驗證這一理論，OFweek維科網(wǎng)·激光聯(lián)合大科激光實驗室分別用芯徑為14μm、20μm、50μm的2kW激光器進行紫銅焊接測試，在確保熔深為1.46mm的情況下，我們得出結(jié)論：芯徑為14μm的單模激光器焊接紫銅無明顯缺陷，且速度是20μm的準單模激光器的1.5倍，是50μm的多模激光器的4.5倍。實驗數(shù)據(jù)如下：
更重要的是，芯徑為14μm的單模激光器可以在保持熔寬基本不變的情況下，逐漸增加熔深，實現(xiàn)穿透深度可控，為新能源、3C、電力等行業(yè)所需的高反材料（如鋁、黃銅、紫銅）的高質(zhì)量、高精度焊接提供了優(yōu)質(zhì)解決方案。
其次，芯徑為14μm的單模激光器的熔深穩(wěn)定。在-3～2.5mm的離焦量范圍內(nèi)，熔深變化只有±0.25mm，可以完美地解決由于熔深不穩(wěn)定造成的虛焊問題，具有更寬的工藝窗口。
品質(zhì)穩(wěn)如恒星——國產(chǎn)供應鏈提供穩(wěn)定支撐
實際上，早在2021年6月，大科激光便已做出了天狼星Sirius－2000W 14μm激光器的原理樣機，實現(xiàn)了M2＜1.1、拉曼抑制優(yōu)于-35dB、傳輸光纖達到7米的指標。但大科激光在此后進行了長達8個月的應用測試和可靠性驗證工作，一方面是總結(jié)相關(guān)的技術(shù)優(yōu)勢，另一方面則是針對穩(wěn)定性、可靠性進行改進升級。
眾所周知，在光纖激光器的長期使用中，不可避免會出現(xiàn)光子暗化效應及受激拉曼散射。天狼星激光器樣機在烤機測試初期表現(xiàn)穩(wěn)定，但隨著烤機時間增長開始出現(xiàn)功率波動現(xiàn)象。大科激光的技術(shù)人員對此進行了多輪優(yōu)化與迭代，開發(fā)出用于模式凈化的DEC技術(shù)和用于抑制拉曼光的RSF技術(shù)，最終使天狼星激光器通過了長達720小時的烤機測試，消除了光子暗化現(xiàn)象，確保了整機功率的長期可靠性。
大科激光董事長郭少鋒表示：“我們之所以把這一系列激光器命名為天狼星系列，正是因為它與天狼星具備同樣的特質(zhì)。第一，天狼星是恒星，而我們的激光器經(jīng)過驗證，功率穩(wěn)定性就像恒星一樣。第二，天狼星是最亮的恒星，而我們的天狼星激光器亮度也是極高的，2kW激光測試的光束質(zhì)量M2為1.07，已經(jīng)充分接近激光光束質(zhì)量的理論極限值?！?
值得一提的是，在天狼星激光器進行穩(wěn)定性測試的初期，是國產(chǎn)器件版與進口器件版同步進行的。隨著測試的深入，大科激光發(fā)現(xiàn)國產(chǎn)器件的性能與穩(wěn)定性與進口器件幾乎沒有差異?；诠湴踩目紤]，最終大科激光選擇大批量導入國產(chǎn)元器件。目前，大科激光天狼星產(chǎn)線已經(jīng)建成，月產(chǎn)能超過300臺。可以說，穩(wěn)定可靠的國產(chǎn)元器件供應是天狼星激光器穩(wěn)定量產(chǎn)的基石。
奔向星辰大?！槍Ω叨耸袌鋈€產(chǎn)品升級
如前文所說，目前光纖激光器的應用主要是金屬下料市場，大家對亮度的價值認知尚不充分。天狼星系列激光器的出現(xiàn)，對高亮度激光器的應用破局有著重要意義。郭少鋒博士表示：“隨著制造業(yè)的升級，光纖激光器必將從功率時代發(fā)展到亮度時代。大科激光將會堅持亮度為王的思想，加強對高亮度、細纖芯激光器應用的探索。天狼星是夜空中最亮的恒星，天狼星激光器也將憑借極高的亮度，為新能源電池焊接、3D打印等行業(yè)提供更優(yōu)的制造方案?！?
天狼星激光器－軟包極耳焊接
天狼星激光器－方形極耳焊接
天狼星激光器－防爆閥焊接
天狼星激光器－極柱焊接
天狼星激光器－密封釘焊接
天狼星激光器－匯流排焊接
除天狼星系列外，大科激光還對旗下全線產(chǎn)品進行了重新定義。如：
金牛座（Taurus）系列激光器，功率段覆蓋6kW－20kW，憑借獨特的HBSC（高亮度合束）技術(shù)，適用于大功率激光切割市場。
獅子座（Leo）系列激光器，功率段覆蓋1.5kW－3kW，憑借獲得湖南省專利一等獎的BRP（后向光防護技術(shù)）技術(shù)，能夠確保穩(wěn)定切割高反材料。
飛馬座（Pegasus）系列激光器，功率段覆蓋500W－1500W，憑借HPPS（高精度功率穩(wěn)定技術(shù)）技術(shù)，適用于3D打印市場。
半人馬（Centaurus）系列激光器主要為窄線寬系列激光器，功率段覆蓋500W－1500W，適用于各類科研定制市場。
這一系列產(chǎn)品的重新命名，既凸顯了大科激光將高亮度激光應用推向星辰大海的決心，又預示著激光行業(yè)即將打破同質(zhì)化競爭局面，從通用化市場逐步走向體現(xiàn)技術(shù)特點的細分市場。
從某種角度來說，在應用層面上更好地發(fā)揮高亮度、細纖芯激光器的價值，比單純把激光器指標做出來的難度更大。正如郭少鋒博士所言：“目前我們在光源技術(shù)儲備上已經(jīng)具備一定的超前性，但在應用方面還需要努力開拓。我們的應用團隊正和客戶展開深度合作，根據(jù)具體的應用需求，針對性地改進激光器功能。我們希望把全系列的高亮度光纖激光器都能夠很好地運用起來，也希望跟合作伙伴攜手拓展高亮度激光器的應用領(lǐng)域，為激光行業(yè)及相關(guān)的行業(yè)發(fā)展做出貢獻?！?
