CW激光器：CW是“continuous wave”的縮寫(xie) ，即連續波激光器。它是通過持續的激發能量來實現激光輸出的，意味著激光一直保持開啟直到停止。CW激光器通常具有較低的峰值功率和較高的平均功率

如圖1，連續激光就是可以持續不間斷出光的激光器，統稱連續激光，一般常見的金屬切割、銅鋁的焊接都是連續激光，應用最為(wei) 廣泛。連續激光器工藝調試主要的參數有：功率波形、離焦量、芯徑光斑、速度；

如圖2，單模連續激光高斯能量分布示意圖，表示一束激光的截麵的能量分布，中間能量最高，外圍依次降低，呈高斯分布（正態分布）。

QCW是“quasi-continuous wave”的縮寫(xie) ，即準連續波激光器。脈衝(chong) 激光器圖a所示，通常激光是一個(ge) 斷續出光的過程；圖b為(wei) 激光能量分布，相比單模連續激光，QCW的能量分布更為(wei) 集中，意味著QCW有著比連續激光器更大的能量密度（穿透能力更強），反映到金相上就是有更大的熔深穿透能力，打出來的金相類似釘子，深寬比較大QCW的高峰值激光功率、高能量密度使得QCW在高反合金、熱敏感性材料、微連接上有巨大優(you) 勢；圖c為(wei) 不同頻率的脈衝(chong) 激光器焊接示意圖，可以看出脈衝(chong) 焊接較為(wei) 穩定，幾乎沒有飛濺[1]。

QCW激光器主要應用了一種叫調Q的技術，調Q是一種獲得高能量短脈衝(chong) 的有效方法，它是將一般輸出的連續激光壓縮到寬度極窄的脈衝(chong) 中發射，從(cong) 而使光源的峰值功率提升幾個(ge) 數量級的一種技術。 在調Q過程中，增益介質在存儲(chu) 到足夠多的能量之前，整個(ge) 激光器諧振腔保持較高的腔損耗，此時激光器由於(yu) 閾值太高，不能產(chan) 生激光震蕩，使得上能級粒子數可以大量積累，當積累到飽和值時，腔損耗迅速降低至一個(ge) 很小的值，於(yu) 是在短時間內(nei) 大部分上能級粒子儲(chu) 存的能量轉變為(wei) 激光能量，在輸出端產(chan) 生一個(ge) 強的激光脈衝(chong) 輸出。

打個(ge) 比方：類似圓鼓鼓的氣球直接放開氣嘴，緩慢持續放氣叫連續激光，調Q則是把氣球加壓一下擠爆瞬間放氣，連續和QCW大致就是這個(ge) 情況。

連續激光與(yu) QCW準連續激光焊接效果相比：

1、外觀QCW類似脈衝(chong) 打點焊接，有魚鱗紋，連續激光則是光滑、連貫曲線；

2、能量輸入：連續激光持續輸入，脈衝(chong) 間歇性輸入，反映到金相上，連續激光焊縫縱向金相連續，隻有細微波動，脈衝(chong) 激光則可清晰看到激光打孔似的單點激光金相拚接而成，每個(ge) 激光對應的金相清晰可見；由此在焊縫連接強度上，連續要強於(yu) QCW激光焊接。

1、QCW優(you) 勢—避免羽輝影響材料吸光率，過程更穩定：在激光與(yu) 材料相互作用過程中，材料會(hui) 劇烈蒸發，在熔池上方形成金屬蒸汽、等離子體(ti) 等混合氣體(ti) ，統稱金屬羽輝，這些金屬羽輝會(hui) 遮蔽激光到達材料表麵，從(cong) 而導致到達材料表麵激光功率的不穩定，導致產(chan) 生飛濺、炸點、凹坑等缺陷；但是QCW的脈衝(chong) 焊接因為(wei) 是間歇出光（出5ms的光、間歇10ms，再出下一次光）,使得每次激光打到材料表麵不受金屬羽輝影響，相對焊接更為(wei) 穩定，在薄板的焊接上有優(you) 勢。

2、QCW優(you) 勢—熔池穩定：熔池匙孔受力情況，連續激光作用時間長，熱傳(chuan) 導麵積大，熔池麵積大，液態金屬多，所以連續焊接的熔池遠大於(yu) QCW激光的熔池。氣孔、裂紋、飛濺等缺陷皆和熔池息息相關(guan) ：如熔池大，熔池的表麵張力隨溫度升高降低，大熔池更容易出現匙孔坍塌如a3所示；QCW激光焊接由於(yu) 能量更為(wei) 集中，作用時間短，熔池主要圍繞匙孔周圍均勻存在，受力均勻，氣孔、裂紋、飛濺相對發生率更低。

3、QCW優(you) 勢—熱影響區更小：連續激光持續作用於(yu) 材料，使得熱量不斷地傳(chuan) 導到材料中，薄材極易發生熱變形，發生由內(nei) 應力導致的裂紋等缺陷。QCW間歇性作用於(yu) 材料，給了材料冷卻的時間，所以在熱影響區、熱輸入上更小，更適合加工薄材；以及靠近熱敏元件的材料也隻能選擇QCW激光進行加工。

4、QCW優(you) 勢—峰值功率高：同樣平均功率的連續與(yu) QCW激光，QCW能夠實現更大的峰值功率，能量密度更高，打出的熔深更大，穿透力更強。 在銅合金、鋁合金薄板焊接上，QCW更有優(you) 勢。同樣平均功率的連續激光能量密度低於(yu) QCW，可能激光到達材料表麵打不出焊印，全部反射掉了，太高功率的連續激光在實現材料熔化之後激光吸收率會(hui) 陡升，熱輸入突然增大，導致熔深、熱輸入不可控，在薄板焊接上無法使用，會(hui) 出現要麽(me) 打不出印，要麽(me) 燒穿的現象，無法達到工藝要求。

[2]

CW激光焊接優(you) 勢：

1、從(cong) 金相上看：如左圖所示，QCW脈衝(chong) 焊接屬於(yu) 金相拚接，且頻率上限大多在500Hz左右，重疊率低了有效熔深淺，重疊率高了，速度上不去，效率低下；連續激光則可以通過不同芯徑激光、焊接頭的選擇實現高效連續的焊接，在一些對密封性要求較高的場合連續激光更為(wei) 穩妥；

2、從(cong) 熱影響程度上來看：QCW脈衝(chong) 激光焊存在重疊率問題，焊縫存在重複受熱現象，因為(wei) 焊接一次之後金屬的金相和母材會(hui) 有差距，大小位錯不同，再次重熔之後很可能冷卻速率不一致，容易出現裂紋，連續激光則不存在這種現象；

3、從(cong) 調試難度上看：QCW脈衝(chong) 激光需要調試脈衝(chong) 重複頻率、峰值功率、脈衝(chong) 寬度、占空比、脈衝(chong) 能量、平均功率、峰值功率密度、能量密度、離焦量等；連續激光則隻需關(guan) 注波形、速度、功率、離焦量即可，相對簡單。

QCW激光總結：兩(liang) 大優(you) 勢高峰值功率、低熱輸入、工件變形小。

由於(yu) 脈衝(chong) 持續時間短（通常為(wei) 幾毫秒），進入零件的熱量被最小化，因此建議在熱敏元件和極薄壁材料周圍使用脈衝(chong) 激光焊接。同時由於(yu) 脈衝(chong) 開始時傳(chuan) 遞的大量能量，脈衝(chong) 激光焊接往往適用於(yu) 反射金屬。通常稱為(wei) “增強型脈衝(chong) ”，脈衝(chong) 周期開始時的這種功率尖峰僅(jin) 持續總脈衝(chong) 持續時間的一小部分。然而，它的功率足以突破材料的反射率，同時保持較低的平均功率，從(cong) 而減少熱量。CW 激光器必須提供大量能量來耦合反射性很強的金屬，由此產(chan) 生的熱量很容易損壞其中的零件或組件。 CW連續波激光焊接多為(wei) 功率在500瓦以上的大功率激光器。一般來說，這種激光器應該用於(yu) 1mm以上的板材。其焊接機理為(wei) 基於(yu) 匙孔效應的深熔焊，深寬比大，可達8:1以上，但是熱輸入相對較大。

最後由於(yu) 激光技術的進步當前也有連續激光調製技術實現連續激光的脈衝(chong) 焊接，以及QCW激光器的高頻脈衝(chong) 焊接，後續將對比二者的區別與(yu) 優(you) 勢。

最後的最後，本文隻是一家之言，受限於(yu) 工藝實踐經驗以及技術視野，難免有不當之處，本公眾(zhong) 號建有相關(guan) 工藝交流群，歡迎業(ye) 界專(zhuan) 家、前輩、同仁多多批評指正、多多交流。

[1] 朱寶華, 李小婷, 孫子路. 長脈衝(chong) 綠光激光焊接技術 [J]. 應用激光, 2018, 38(06): 946-52.

[2] Cheng J, Zhang X, Zhang P, et al. Comparison of QCW pulsed laser and single-mode CW laser on the welding of power cell lugs [J]. Journal of Laser Applications, 2021, 33(3).