激光行业正面临一个有趣的时期。许多年来，人们的选择仅限于CO2或Nd:YAG以及一些非常特定的准分子应用中。
现在我们有了丰富的选择；确实也存在从低到高功率CO2激光器可供选择。灯泵及二极管泵浦固体激光器现在已经几乎划分出它们各自的应用空间，而一些激光器则向高峰值功率的纳秒脉冲发展。更多的是专业的皮秒－甚至飞秒激光器正进入商业应用，用于微米甚至亚微米级尺度的加工中。从另一方面看，准分子激光器的功率正发展提升至300瓦的级别。另一种固体激光器，圆盘激光器目前也在各个功率等级出现。但是，这些激光器中还没有一种像光纤激光器这样引起人们如此大的兴趣。
作为电信行业的一项技术发展，光纤激光器在很多年以前开始闯入工业激光器领域。随着该行业在2000年早期出现下滑，仅仅有很少数的企业开始利用这一技术进行高平均功率工业激光加工的应用。许多观察家曾期待在去年的慕尼黑激光展之后会出现更多的公司参与这一领域的竞争，但是到目前为止跳出来挑战市场上两家主要供应商（SPI和IPG公司）的情况还未出现。这两家公司正不断将新的技术和新的商业模式带入这一行业中。
心血管支架样本
图2：镍钛合金心血管支架由光纤激光切割
传统激光器现在已经很好的在它们相关的市场中站稳了脚跟。对于每一种应用都开发了专门的工艺，且每位激光器制造商花费了大量的时间和精力用于开发中。我们认为，为了成功打入现有的应用领域，这一相关的工艺知识需要被了解。客户不会选择购买激光器，除非他知道该激光器能够完成工作且其制造商懂得处理一些特殊的问题，并能够在出现问题时适当响应。因此，激光应用实验室作为“试用并购买”的评估程序，成为销售过程中的一个至关重要的部分。尽管光纤激光器有许多优于传统激光器的优势，但销售也并非易事。每一项应用和每位客户都需要进行单独的说明。通常来看，仅仅达到现有设备的性能是不够的，客户通常期待在性能上获得显著的提升，再来决定是否采购新的设备。
这些评论在最大平均功率为200瓦的低功率光纤激光器领域内显得特别实际，在这些场合SPI激光器已经是具有良好基础的工业光纤激光器供应商。进行了显著改良的新型号正被不断推出。
在光纤激光器的快速发展背后是其与生俱来的简易性；通过高度可靠和有效的单发射极二极管泵浦生成的激光束从细长，易冷却的光纤中发射出来。必须注意到的是控制固体二极管相比控制灯脉冲来说要简单许多。尽管大量的专业知识和发展被加入进GT Wave光纤理念中，控制二极管激光器以及激光束仍然是通过经良好测试的微电子部件完成的。
为了阐述光纤激光器带来的工艺，本文介绍了光纤激光器挑战传统激光器最主要的应用领域：在激光微加工领域的100W功率级别。两项最具有挑战的应用分别是切割心血管支架和切割锡膏钢网。在这两项应用当中，光纤激光器具有的显著更高亮度使其在比较中占据了有利位置。通过使用已上市的标准激光加工头，装配高质量50mm焦距的镜片，甚至无需扩束，聚焦点尺寸经测量可小于15μm。这意味着切割口宽度为25 μm，直接从激光器腔中发出，而无需扩束镜。
nextpage 心血管支架切割是这样的一个流程，直径极小的钢管由激光切割成为非常精细的管网结构。这一结构被塞入动脉，使得含氧丰富的血液通过，保持动脉张开且同时压迫血管肿块以防止中风。不同种类的支架被用于身体中的不同部分，如今支架切割能提供更保险的方式来治疗血管疾病。根据实际情况，这一手段对于没有支架排斥症状的病人；那些颈动脉有超过80%堵塞的患者；以及那些有着外科手术高风险的患者来说是安全且有效的。
对这些产品进行可靠的大批量切割已经对激光器制造商和系统集成商带来了挑战。重要的提升在工具，运动系统和部件进给等方面需要重要的改进，技术还需要要求防止碰撞损坏这些具有薄管壁(0.012-inch)小直径(0.08-inch)的管件。大量的专业系统集成商已经有很多年供应支架切割设备的历史。这些集成商中的大多数现在已经实现了光纤激光器在这些领域中的优势，可以被概括为以下几点：
图4：图片显示在光纤激光切割后的
镍钛支架表面重铸层
◆ 整体运行成本被显著降低（见ROI中使用光纤激光器切割支架一项）
◆ 光纤激光器能进行小锥度，高纵宽比的切割生产，而无需工艺优化
◆ 同固体Nd:YAG激光器进行比较，切割宽度，切割锥度，以及重铸层厚度都可显著降低。
◆ 在切割控制方面有一项重要的改良，来自于自由调制脉冲频率和脉宽的能力。这在将复杂形体切割为非常薄且具有非常尖锐半径的部件的时候特别重要，正如图三中显示的一样。
◆ 切割速度最高可达0.8 IPS，提升4倍，已经由血管支架制造商进行演示。
◆ 这些激光器的运行使用工厂电力，只需最小的水冷措施。
◆ 泵浦源采用单发射极二级管激光器带来非常长的使用寿命。
◆光纤激光器的占地面积相比固体激光器有了显著的减少，从而节约了昂贵的洁净室空间；三台光纤激光器的占地面积仅和一台固体激光器的占地面积相同。
三种用于血管支架的主要材料类型为－不锈钢，钴铬合金(MP 35N)，以及镍钛合金（镍钛超塑性合金）－能够成功地利用光纤激光进行切割。对切割质量的观察能进一步通过SEM在高倍放大镜下检测激光切割薄壁管面而得到实现并加强。
高质量的精密激光加工头需要配备一个50mm焦距的Multi-element镜。为了利用光纤激光的高亮度，激光加工的其他所有过程同样也需要精密的控制。这在工艺细节上会带来一些影响，如喷嘴和工件间的间距缩小到0.01 英寸。这通常还需要在120 psi的范围内的高辅助气压，氧气被广泛用于不锈钢和钴铬合金加工场合的辅助气体，但不适用于镍钛合金。水刀激光切割方式被一些系统集成商所采用；在这一情况下水射流在激光切割的过程中会同时穿过管体，以降低部件的热量积聚，从而降低重铸层的生成。重铸层的易碎特性意味着它将被完全通过激光切割之后的后续加工去除，并且将有大量的工作被用于这一蚀刻工艺。因此，存在一个巨大的动机——在激光切割过程中创造尽可能少的重铸层。
事实上，使用的典型激光切割参数同那些使用灯泵或二极管泵浦激光器时非常相似，典型的在1-2 kHz，脉宽在10微秒左右。
现在很清楚的是光纤激光器将继续存在下去。在聚焦性能要求高的场合，光纤激光器超出了其他的激光器类型。它们现在几乎在每个材料加工应用中能够匹配或者超越传统的激光器，在近红外激光器竞争的领域。除此之外，光纤激光器固有的稳定性减少了废品带来的成本。参数的灵活性和缺少热透镜效应带来了简易的工艺开发。事实上，随着对长期稳定性和运行成本的数据统计越来越多，光纤激光器被看好将会主导某种应用领域。
Dr. Anthony Hoult是SPI激光公司(Los Gatos, CA) 的应用经理。
