一、背景：近年，高功率激光加工设备市场占有率正在逐年提高，其中千瓦级光纤激光器已经普遍在金属切割、金属焊接等方面获得广泛应用。如3kW级的光纤激光器以其应用的特殊性以及功率和光束质量综合性能需求量很大，在汽车制造工业、船舶制造工业、航空器制造工业、机械级器械制造工业、冶金行业、建筑行业、铁道交通建设行业、油气开采行业、科研及军事等众多领域有着众多应用需求。该成果以高功率切割、焊接用激光器产品研发的研究与实施为研究目的。从市场需求与生产实际出发，实现成套装备与高功率切割、焊接用激光器产品基础功能部件的国产化与产业化。

   二、本项目涉及以下技术及达到的技术指标如下：
   1：提升光-光转换效率：达到的技术指标：通过优化设计激光器谐振腔，传导冷却技术获使发热器件可以保持在常温状态，使光-光转化效率提升到70%。
   2：高效率泵浦耦合技术：达到的技术指标：通过光纤拉制和熔接技术，自主研发获得高功率泵浦，高效率耦合的泵浦合束技术，成功获得500-1KW激光输出；
   3：高亮度激光合束技术：达到的技术指标：通过激光模块优化设计，采用高亮度，低损耗的光纤拉制技术，获得高亮度的多模块激光合束技术，通过这项技术，最终获得3-4kW连续高功率激光输出。
   4：后向反射监控保护技术：达到的技术指标：额定输出功率：3-4kW、功率稳定性：<±1%、光束质量： BPP＜4.5、输出光谱3dB带宽：＜4.5nm、光-光转换效率：>70%； 电-光转换效率：＞30%。

   5：激光器采用光斑调节技术：达到的技术指标如下：额定输出功率：5000W、最大输出功率：≥5200W、功率稳定性：<±1%、光束质量：1.5光束发散角：1.5mrad、模式：混合模、脉冲频率可调范围：0-2.5KHz；脉冲宽度可调范围：100us-CW；气体消耗:25-80L/H；激光器工作状态和电源外部控制系统的外控接口：数字开关信号；输出功率外控：0-10V模拟信号。
   三、本课题研发出了自主知识产权的高功率光纤激光器。相比国内外同类产品，该部件多项功能属于国内外独创，多项性能达到国际一流水平，部分性能指标属国际领先水准，稳定可靠，可以实现高速度、高精度、高度智能化自动化的高质量激光加工任务。即将形成100 台/套的市场规模，直接产值达到6000 万元。间接经济效益将超过2亿元。同时打破国外产品的垄断与不可替代性，带动机械、材料、电子、软件等相关行业发展。 基于本成果生产的CST5000二氧化碳激光器产品线，采用自主研发设计，激光器采用光斑调节技术，使输出光束瑞利长度超过9米，束腰位于激光加工机幅面中间位置，前后端焦点大小与高度几乎相同。对十字放电管采用CFD计算技术，对放电管结构进行优化，降低管路气体阻力，使放电管内形成均匀的速度分布及湍流。表现在宏观上为放电稳定，无拉丝现象。使用精密气体调节单元，对停机状态的激光器腔内保护气压进行实施监控，可以实现较长时间停机后一次启动即可稳定工作。本项目通过建立工程化实验测试平台，反馈基于实际加工需求的优化数据，完成本产品的工程化开发。经客户实际工况环境的使用与需求反馈，优化后形成了高功率高效率性能稳定的5KW 高功率二氧化碳激光器产品的批量生产与配套销售。相比国内外同类产品，该部件多项功能属于国内外独创，多项性能达到国际一流水平，部分性能指标属国际领先水准，稳定可靠，可以实现高速度、高精度、高度智能化自动化的高质量激光加工任务。已经形成100 台/套的市场规模，直接产值达到5亿。间接经济效益将超过11亿元。
   四、基于本成果已获奖情况如下：
   1、2013年10月1日《高功率激光三维切割焊接与轴快流激光器的关键技术及应用》获教育部 科技科学技术进步二等奖。
   2、2012.12.1《高功率轴快流激光器与激光加工装备的研发及产业化研究》获中国产学研合作促进会 中国产学研合作创新成果奖