申报项目：

大科激光 DK-2000AR谐振腔型单模连续光纤激光器

主要用途：该产品主要为新能源、3C、电力等行业所需的铜、铝及其合金等材料的高质量、高精度焊接提供了优质解决方案。

产品上市年月份：2021年6月。

产品特点

大科激光自主研发的DK-2000AR谐振腔型单模连续光纤激光器，采用976 nm 波长半导体激光器泵浦技术，在保证泵浦光充分吸收和激光器光光转换效率的同时，缩短增益光纤长度，提高激光器受激拉曼散射阈值，采用独特的增益光纤盘绕技术抑制模式不稳定，提高输出光束质量，实现了2.2 kW纯单模（M2≤1.1，接近衍射极限）激光功率输出，能量传输光纤（芯径为14 μm, NA为 0.07）长度达到7 m，拉曼抑制比优于-35dB，从而实现在较低输出功率下熔化铜铝等高反射率金属，大幅度降低生产能耗，提升生产效率，并降低焊接中的热效应，从而减少熔池飞溅和焊缝缺陷率。

更重要的是，该产品可以在不改变焊缝宽度的同时，实现穿透深度可控，相比于20μm激光器，极大的提升了焊接工艺窗口，为新能源、3C、电力等行业所需的铜、铝及其合金等材料的高质量、高精度焊接提供了优质解决方案。

产品创新

大科激光的创始团队来自于国内知名科研型院校，创始人是我国最早研究光纤激光器的学者之一。

为实现“双碳”目标，新能源电动汽车市场在政策的引导和支持下快速增长，对电池制造的产能和质量都提出了更高的要求。激光焊接技术因可以实现电芯和极耳高品质、高效率连接，解决“传递能量基本无损耗”、“更高的充电电流承载能力”等技术问题，助力电动汽车实现“增加行驶里程、更快充电和更低成本”的目标，已成为新能源电池和配件生产制造的关键技术之一。针对目前国产激光器在焊接电池中铜、铝等高反射率材料时，焊接工艺窗口窄、熔池可控性低、易产生飞溅、焊接缺陷明显等痛点，湖南大科激光有限公司通过光路设计和工艺处理，成功研发了工业级DK-2000AR谐振腔型单模连续光纤激光器。

产品创新点及数据支撑

1、基于高亮度、小光斑特点，DK-2000AR 14μm芯径光纤激光器可以在不改变焊缝宽度的前提下，实现穿透深度可控，相比于20μm输出芯径的激光器，极大的提升了焊接工艺窗口，为高反材料（如铝、黄铜、紫铜）的高质量、高精度焊接提供了优质解决方案。

① 亮度是激光器综合性能体现，与功率发散角和光束质量相关，功率越大，M²越接近1，亮度越高。为了对激光器亮度做直观评价，大科激光郭少锋博士提出相对亮度概念，以功率P=10kW、光束质量M2=10的光纤激光器的亮度作为基准，相对亮度（Lr）的计算公式为：

在同等功率下，DK-2000AR 14μm芯径光纤激光器的相对亮度达到16.5。

② 光束质量优化至M2≤1.1（接近衍射极限，见图1），输出光纤纤芯直径缩小至14μm，并可以配备7m传能光纤，拉曼抑制比优于-35dB（图2）。相比20μm芯径，14μm芯径光纤输出的单模激光对应的焦点光斑面积缩小了51%，功率密度提升约1倍。

图2 芯径14 μm、QBH光缆长度7米

（a）激光器输出功率2250W      （b）拉曼抑制比为-38dB

2、熔深可调：DK-2000AR 14μm芯径单模激光器在保持熔宽基本不变的情况下，逐渐增加熔深（图3），可以适应多品类焊接应用。

3、工艺窗口更宽：DK-2000AR单模激光器的熔深稳定，如图4所示，在-3~2.5mm的离焦量范围内，熔深变化只有±0.25mm，可以完美地解决由于熔深不稳定造成的虚焊问题。

4、提高生产效率：对于紫铜焊接，在相同功率、相同熔深的情况下，DK-2000AR 14μm芯径激光器焊接速率是450mm/s，是芯径20μm单模激光器的1.5倍，是50μm多模激光器的4.5倍（图5）。

5、提升焊接稳定性：相比芯径20μm单模激光器和50μm多模激光器，芯径14μm单模激光器焊接有效降低了焊接中的热效应、焊缝缺陷和飞溅。

6、可以获得较大的深宽比：不锈钢的焊接深宽比达到8.4；铝的焊接深宽比达到4.9。

市场情况

大科激光是中国激光行业高亮度应用的引领者，在激光行业功率至上的粗放型发展时代，大科激光自成立以来就 提出以“亮度为王”的态度回归激光器的高亮度特性，并始终站在市场前沿，不断推出高亮度抗高反光纤激光器产品。经实践证明，高亮度光纤激光器应用范围更广，加工效果更佳。同时，高亮度激光器的推广也带动了上下游相关元器件及配套加工工具的迭代，促进了整个激光行业的升级。

DK-2000AR谐振腔型单模连续光纤激光器在光束质量和亮度上领先国内其他2kW功率段激光器，具备国际一流的技术水准，代表了大科激光在高亮度单模式光纤激光器研发的新进展。该产品可以在不改变焊缝宽度的同时，实现穿透深度可控，相比于20μm激光器，极大的提升了焊接工艺窗口，为新能源、3C、电力等行业所需的铜、铝及其合金等材料的高质量、高精度焊接提供了优质解决方案，预计2kW产品年销量200台以上。