日前，第十五屆高工鋰電產業(yè)峰會在常州落下帷幕。核心議題涵蓋2022動力電池產業(yè)“形”與“勢”、市場躍升后的產業(yè)鏈新考驗等多項專題。超800位企業(yè)高層、精英人士、政府人士及投資高層匯聚一堂，湖南大科激光有限公司董事長郭少鋒博士受邀參加《智造賦能質造》專場論壇。

圖1.《智造賦能質造》專場論壇現(xiàn)場

大科激光自創(chuàng)業(yè)以來始終堅定不移的開發(fā)迭代高亮度抗高反型光纖激光器，自2021年打出“亮度為王”的旗號后，也收獲很多業(yè)內專家與同行的認可，很多以往只注重激光器功率的企業(yè)也開始關注到激光的亮度性能。而大科激光對高亮度的理解是基于對激光物理的深刻理解，離開了這種理論圖景，“高亮度”就會變成無源之水，只得其形不得其神。在高工鋰電產業(yè)峰會上，面對激光光源如何適應鋰電行業(yè)的“極限制造”概念這一話題，郭少鋒博士給出了大科的解決方案：極限制造需要極致的光纖激光器，通往極致之路的關鍵是高性能光纖激光器的三大“純凈”——模式純凈、光譜純凈、時序純凈。

圖2.大科激光董事長郭少鋒博士

模式純凈，即做到100%純基模（LP01模）輸出。光纖激光器的輸出中如果出現(xiàn)多個模式，模式之間會產生相互耦合、能量轉化，這種不確定性會受到加工過程中所產生的回返光、振動、高低溫等因素影響而放大，造成激光器輸出功率和光斑形態(tài)的波動。而純基模光纖激光器，則能夠保證光斑和功率始終處于非常穩(wěn)定的狀態(tài)。

光譜純凈，是指將大功率激光器因非線性效應產生的非信號光波長的激光能量（如受激拉曼散射）控制在-40dB（萬分之一）以下，使得能量集中在主信號光波段。光纖激光器在進行高精密焊接等加工應用時，非信號光能量可能造成較為嚴重的加工頭光學系統(tǒng)的熱畸變，甚至可能引起大氣通道的熱效應，特別是，非信號光波長部分的能量會在工件表面反射，反向傳輸回到光纖激光器中繼續(xù)放大，會進一步導致輸出功率下降、甚至損壞激光器件，對焊接的穩(wěn)定性和良率會產生嚴重影響。

時序純凈，是指光纖激光器的功率波形在足夠高的時間分辨率下仍保持恒定狀態(tài)，沒有“毛刺”。理論和實驗均證實，連續(xù)波光纖激光器會存在微秒量級甚至納秒量級的自脈沖現(xiàn)象（又稱暗脈沖），峰值功率可達到正常狀態(tài)下平均功率的數(shù)倍以上，這種自脈沖可以通過快速的光電探測器觀測到，通常表現(xiàn)為在連續(xù)波基底上面的微細“毛刺”。常規(guī)粗放型激光加工幾乎不會受到自脈沖的影響，但在追求極限制造、極致穩(wěn)定的過程中，這種自脈沖會導致加工工件出現(xiàn)爆點、焊縫不一致等瑕疵。大科激光時序控制目標是將自脈沖峰值功率控制在不超過平均功率的20%，以滿足鋰電高精度加工、高穩(wěn)定性加工需求。

純凈如斯，亮如恒星

大科“天狼星”系列光纖激光器在大科激光對三大“純凈”的極致追求中應運而生。利用諧振腔結構具備比放大器結構更強的抗回返光能力這一特性，大科激光基于單諧振腔技術，通過獨特的光路設計和工藝處理，抑制了橫向模式不穩(wěn)定和受激拉曼散射，實現(xiàn)了14μm增益光纖輸出2.2kW純基模（M²<1.1，接近衍射極限）激光，并支持10米長度14μm芯徑能量傳輸光纖（NA為0.07），拉曼抑制比優(yōu)于-40dB。這一系列技術突破，奠定了“天狼星”系列激光器（Sirius-1000W～5000W）的技術基礎，解決了光纖激光器在焊接新能源電池中銅、鋁等高反射率材料時遇到的諸多難題，在銅鋁焊接、3D打印等應中優(yōu)勢明顯，非常適合動力電池、儲能電池、全鋁車身等各類應用場景，為新能源市場提供了理想的焊接解決方案。

圖3. 大科諧振腔型單模連續(xù)光纖激光器

圖4. 2kW輸出時光束質量M²為1.07（LQM測試）

追求鋰電加工品質極限 做最亮的激光器

鋰電產業(yè)鏈將迎來新一波浪潮，產能已邁向TWh時代。對于該行業(yè)相關焊接的精度要求也節(jié)節(jié)攀升，動力電池缺陷率將從ppm（百萬分之一）級別向ppb（十億分之一）提升，因此也對激光這一新能源行業(yè)的“加工利刃”提出了更高的要求。為順應新能源行業(yè)發(fā)展趨勢，大科激光依然會將“高亮度”、“抗高反” 、“高節(jié)能”作為產品研發(fā)和制造的著力點，在上游激光光源技術方面不斷深耕，追求激光器性能極限——三大“純凈”，為新能源行業(yè)的極限制造提供光學性能趨于物理極限的高性能激光器。

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