CO2激光器用于金屬切割和焊接領(lǐng)域已有幾十年，但由于軸流式CO2激光器占用空間較大，操作成本較高，限制了其更廣泛的應(yīng)用。與軸流式激光器相比，較低功率的板條放電封離型CO2激光器結(jié)構(gòu)緊湊、性能可靠、經(jīng)濟(jì)性更好。

       相干公司最近推出了一種新型METABEAM系統(tǒng)，基于1kW的Diamond  CO2激光器，所能達(dá)到的切割速度可與2kW量級的軸流式激光器相比。METABEAM 1000系統(tǒng)使基于激光器的金屬切割操作更方便，幫助它們擴(kuò)展了市場，對那些小規(guī)模經(jīng)營和作業(yè)的車間極具吸引力。下面我們會(huì)比較兩種類型激光器切割常用金屬的情況，并總結(jié)板條放電封離型CO2激光器購置成本的優(yōu)勢。板條放電諧振腔設(shè)計(jì)以及適當(dāng)?shù)墓馐{(diào)制光路，能產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)的高斯輸出光束，其M2值較?。?lt;1.2），所以能獲得較小的焦斑，幾乎將全部激光能量集中在光束中央。板條放電設(shè)計(jì)能自然地產(chǎn)生接近方波形狀的脈沖，上升和下降時(shí)間極短。由于卓越的光束質(zhì)量和高峰值功率的方波脈沖，所獲得的切割特性，能夠使板條放電封離型激光器與更高功率的軸流式激光器相抗衡。特別是Diamond E-1000（1kW）所能實(shí)現(xiàn)的薄金屬切割速度，一般相當(dāng)于使用2kW軸流式激光器所達(dá)到的切割速度——因?yàn)榧す夤β适峭ㄟ^可控而且受限的方式來輸出，而非只用“蠻力”，所以使切割薄金屬更加有效。采用相干Diamond E-1000（1kW）和2kW軸流式激光器切割冷軋鋼的速度。事實(shí)上，相比較軸流式2kW激光器, 1kW板條放電封離型激光器在切割各種厚度的材料（厚度可達(dá)0.25英寸）時(shí)，能夠達(dá)到等同的（實(shí)際上稍高的）切割速度。

         以氮?dú)鉃檩o助氣體切割不銹鋼時(shí)，1kW Diamond激光器仍然能夠媲美2kW軸流式激光器的切割速度。切割冷軋鋼與不銹鋼的結(jié)果之間存在著差異，主要原因是使用了不同的輔助氣體。以氧氣為輔助氣體時(shí)，產(chǎn)生放熱反應(yīng)，釋放額外熱量，進(jìn)一步促進(jìn)切割。而以氧氣輔助切割時(shí)，會(huì)產(chǎn)生更大的微粒，可以方便地從激光加工區(qū)域吹走。上述兩種效應(yīng)都有利于Diamond激光器，其較小的高峰值功率焦斑能夠在聚焦區(qū)域產(chǎn)生非常高的能量密度。相反，氮?dú)庥米鬏o助氣體時(shí)，不發(fā)生反應(yīng)，還能冷卻加工區(qū)域。因此，同等的初始功率的應(yīng)用更有價(jià)值。1kW的Diamond激光器在切割最高厚度約0.07英寸的材料時(shí)，切割速度更高。再次說明，切割更薄的材料時(shí)能量高度集中于局部，而切割更厚的材料就需要更大的能量。與軸流式激光器相比，板條放電封離型CO2激光器性能卓越，還具有三個(gè)主要方面的購置成本優(yōu)勢，分別是用電、用氣和成本維護(hù)。軸流式激光器使用的泵、風(fēng)機(jī)和熱交換器，需要耗費(fèi)大量的電力。另外，軸流式激光器的效率相對較低，要求的預(yù)熱時(shí)間較長。板條放電封離結(jié)構(gòu)不使用泵，沒有與之相關(guān)的用電成本。同時(shí)，光電效率也比快速軸流式激光器高50%左右，節(jié)約了相應(yīng)的用電成本。此外，板條放電封離型激光器不需要預(yù)熱，能夠在需要時(shí)隨時(shí)出光，節(jié)約時(shí)間和額外的能源。

        泵的油蒸汽被帶入激光器氣體，所以軸流式激光器需要持續(xù)補(bǔ)充氣體。通過真空泵慢慢清除等量的廢氣，同時(shí)必須將新的預(yù)混合氣體輸進(jìn)系統(tǒng)內(nèi)。另外，渦輪油本身會(huì)最終沉積在激光光路上，必須定期清除和清潔，最終需要更換。全封離諧振腔消除了所有這些問題。特別是在設(shè)備的40000小時(shí)使用壽命期間，氣體自身能夠保持純凈，消除了與換氣、處理、儲(chǔ)存和供給相關(guān)的成本，以及更換儲(chǔ)氣罐的停機(jī)時(shí)間；同時(shí)不需要與泵相關(guān)的維護(hù)和消耗品。而軸流式激光器需要頻繁維護(hù)和換油。甚至諧振腔的冷卻水也是通過閉環(huán)系統(tǒng)循環(huán)使用。板條放電封離型結(jié)構(gòu)還使激光器實(shí)現(xiàn)了機(jī)械穩(wěn)定性，功率與尺寸比、功率與重量比都較高的特點(diǎn)。例如，相干Diamond E-1000是一款1kW激光器，但是包括射頻元件的激光頭尺寸只有1497 x 384 x 471毫米，重量僅173千克。由于尺寸緊湊，集成這些激光器更方便，降低了系統(tǒng)的整體價(jià)格，同時(shí)占用空間更小。

       占用空間更小、碳排放影響更小的激光切割系統(tǒng)，對切割應(yīng)用的益處更大。非金屬和極薄金屬切割的應(yīng)用，長期得益于這些系統(tǒng)，主要是因?yàn)榘鍡l放電封離型激光器尺寸小、電氣效率高以及切割效率高。這些激光器的功率已經(jīng)提高至千瓦級功率水平，也可用于切割更厚的金屬板（厚至3毫米）。