近日，湖北光谷實驗室傳來了一項關于激光技術的重大突破。隨著激光切割技術邁入5萬瓦級的應用新階段，激光焊接領域卻仍未能跟上這一步伐，尤其是在高功率激光深熔焊接中，焊接缺陷如飛濺、氣孔、裂紋等問題頻發，極大地限制了高功率激光焊接在船舶、核電等高端制造業的應用。
面對這一技術瓶頸，點環光斑焊接技術應運而生，被證實能有效減少焊接缺陷。然而，傳統點環光斑焊接依賴于基于特殊光纖結構的激光器，價格昂貴且光斑分布模式受限。為了打破這一困境，湖北光谷實驗室攜手華中科技大學光電學院的秦應雄教授團隊，創新性地提出了點環光斑光學系統。
秦應雄團隊研發的新系統基于普通激光器，通過外光路整形實現三維光場調控，設計靈活多變的三維光場分布。借助一塊自由曲面銅反射鏡，該系統實現了準直、聚焦、整形三大功能，大大簡化了光路結構，降低了功率損耗。這一技術革新使得普通激光器也能輸出點環光斑，且各項參數如點環能量比例、環大小、點環焦平面位置等均可根據實際需求進行設計，以適應各種復雜工況。
實驗結果顯示，在10kW的激光總功率下，點環功率比為8:2的高斯-環模激光所獲得的焊縫深度達到了14.5mm，氣孔率僅為1.2‰。與同等功率的純高斯模式激光相比，焊縫深度提升了17.5%，氣孔率下降了99%。這一顯著優勢使得點環光斑光學系統在提升焊接質量和效率方面具有巨大潛力。
該技術不僅適用于10kW的激光器，還成功應用于20kW、30kW等高功率焊接頭，實現了高質量的熔深焊接。在30kW高功率焊接頭的測試中，該技術同樣表現出色，進一步驗證了其廣泛的應用前景。
秦應雄團隊的創新成果不僅解決了高功率激光焊接中的技術難題，還為船舶、核電、動力電池等高端制造領域提供了更為高效、精準的焊接解決方案。在船舶制造中，該系統可實現大型船體結構的精確焊接；在動力電池領域，它能提高電池殼體的焊接效率；在核電行業，它可用于核反應堆的精密焊接，確保核設施的安全性和可靠性。
隨著點環光斑光學系統的不斷推廣和應用，相信它將為高端制造業的發展注入新的活力，推動行業的技術進步和產業升級。
