｜雷射切割技術最新發展－光纖雷射切斷設備

摘要：光纖雷射有光束品質優、光束傳輸簡易、省能源、省空間、免維修及系統運作成本低等優勢，及節能環保的需求下，已有加快光纖雷射加工機普及化應用的趨勢。光纖雷射在薄板、鋁合金和黃銅等切割效益的優秀表現已普遍被板金業界所肯定並接受。但是CO₂雷射加工機仍然有其特有的優點，例如非金屬及玻璃等材料的加工，是無法被取代的，因此仍須視需求來選用合適的雷射加工機及周邊設備。

Abstract: Fiber lasers have good beam quality, simple beam delivery, less energy consumption,more compact, maintenance free, and low cost of operation, etc., and in the trend of energy saving needs, the popularization and application of fiber laser machining applications have accelerated. Fiber laser has generally been accepted for excellent performance benefits on steel metal, aluminum alloy and brass sheet cutting. But CO₂ laser processing machine still has its unique advantages, such as the cutting of non-metallic, glass, and other materials which is not easily replaced, and therefore still the appropriate choice still depends on the laser processing machines and peripherals.

關鍵詞：光纖雷射、雷射切割、雷射沖孔

Keywords：Fiber laser, Laser cutting, Laser piercing

前言
鋼板雷射切割不論在國外或國內，自1980年代發明CO₂雷射切割設備以來，一直是雷射切割加工機的主流，其應用以機械設備、造船、橋樑及金屬製品等產業。光纖雷射經過10年以上的發展，早期2 KW以下的光纖雷射加工機主要應用於薄板的切割，並已取得切斷性能優及維修成本低兩方面極高的評價，隨著6 KW高功率光纖雷射的平價設備突起已逐漸取代CO₂雷射加工機，主要是其性能更加優越，尤其是在厚板切割的能力。

光纖雷射的特徵
光纖雷射主要解決CO₂雷射的3大困擾，分別敘述如下：

1. 擴大加工領域－光纖雷射的波長1.08 μm約為CO₂雷射波長10.6 μm的1/10，波長短則金屬材料的吸收率較高，如圖1所示。依聚焦鏡對於雷射光聚焦的光斑直徑的理論，約為CO₂雷射的1/10，如圖2所示。
   在光束品質（mm‧mrad）方面，光纖雷射的品質2 mm‧mrad優於CO₂雷射3.4 mm‧mrad如圖3所示。在相同的雷射出力功率下，聚焦光斑直徑越小，其能量密度越高，再加上吸收率較高及光束品質高的相乘效應之下，在CO₂雷射難以切割的材質，光纖雷射將其變成可能，亦即擴大雷射切割的材質及厚度等應用範圍。
2. 運轉成本低－CO₂雷射為氣體雷射，而光纖雷射是固體雷射。其雷射光激發的模式不同，CO₂雷射是靠放電能量轉換為雷射光能，而光纖雷射則是二極體雷射光轉換為雷射光能，其轉換效率相當高，能量轉換效率越高則其發振器溫度越低，使用的冷卻循環系統的需求越少。在同一雷射出力功率的整個系統消費電力的需求，光纖雷射系統其運轉成本約為CO₂雷射系統的1/3。