百千瓦级高功率激光：可切割钢材、挖掘隧道、提升采矿效率

该技术能将一束激光分束为数十束，从而大幅提升生产效率。

德国研究人员近日揭示，激光技术正迈入一个新时代，多千瓦级高功率激光将显著重塑制造业、基础设施及能源系统。弗劳恩霍夫激光技术研究所的专家将在即将召开的AKL'26国际激光技术大会上，详细阐述超短脉冲激光和连续波激光如何快速向多千瓦级功率迈进。

本次大会将于4月22日至24日在亚琛举行，汇聚来自多个领域的激光制造商与用户。今年的大会将重点关注多千瓦级激光技术。弗劳恩霍夫激光技术研究所代理所长约亨·施托伦韦克博士表示："得益于弗劳恩霍夫先进光子源卓越集群的研发成果，超短脉冲激光的平均功率已达到两位数千瓦级。" 同时，连续波激光的输出功率已达数百千瓦。

多千瓦级激光的兴起

如此高的功率水平解锁了以往无法实现的应用。在隧道掘进、采矿和深钻等领域，高功率激光有助于破碎岩石，加速挖掘进程。在造船和重型工程领域，它们能更快速、更精确地切割和连接厚实的高强度材料。施托伦韦克博士补充道："这些工艺将极大地提升激光材料加工的效率。"

与此同时，基于激光的技术也可用于铁路网络和管道的维护。全球领先高科技企业通快集团激光技术首席执行官哈根·齐默认为，这一转变不仅仅是渐进式的进步。他更将激光应用的日益广泛视为一个关键的战略时刻。齐默解释道："许多过去被认为不可行的事情，如今正成为现实。" 随着激光器变得更加普及，成本下降也推动了这一转变。

超过50千瓦的工业激光器已投入使用，而功率超过100千瓦的激光器也即将面世。齐默认为，这正推动行业走向一个战略转折点。他表示，这一转变可能会开辟价值数千亿欧元的新光子学市场。施托伦韦克补充道："当激光技术迈入新的维度——一次钻孔数千个、每分钟处理数平方米的表面、或精确切割和连接厘米厚的钢材——它也将开辟全新的市场。"

突破壁垒

高能激光系统，如二极管泵浦固体激光器，已成为未来聚变发电厂的关键工具。其精确传递高脉冲能量的能力，使其成为驱动聚变反应以及产生极紫外光、X射线等次级辐射源的理想选择。

然而，单纯提高激光功率是不够的。更好的过程控制同样重要。研究人员正将高功率激光与人工智能辅助策略、光学神经网络和精密光束整形技术相结合。这些系统能将激光轮廓定制成复杂的三维图案，并实现诸如"光刻印"等技术，即一次性处理整个表面，而非逐行扫描。

施托伦韦克指出："未来激光材料加工的生产力将达到一个更高的水平。很明显，人工智能和其他计算方法将发挥核心作用。" 弗劳恩霍夫激光技术研究所3D结构部门负责人宗克·福格尔博士表示，这种方法可将加工速度提升高达五倍。他说："光刻印的独特之处在于速度、精度和灵活性的结合。"

为支持这一技术，该研究所开发了新型硬件，包括一种用于超快、高精度光束导向的平面振镜扫描仪。该扫描仪针对多光束配置进行了优化，在速度和精度方面均优于传统扫描仪。其他创新包括脉冲串模式激光操作，通过脉冲序列提高材料去除效率，同时最大限度地减少热损伤，以及精确控制脉冲持续时间以微调能量输送。

专家们认为，激光技术如今才刚进入其最具变革性的阶段。弗劳恩霍夫激光技术研究所的研究员康斯坦丁·赫夫纳博士在新闻稿中总结道："激光的潜力还远未被充分发掘。恰恰相反——在发明60年后，它如今才真正开始崭露头角。"

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