CW激光器：CW是“continuous wave”的縮寫，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，表示一束激光的截面的能量分布，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，即準連續波激光器。脈沖激光器圖a所示，通常激光是一個斷續出光的過程；圖b為激光能量分布，相比單模連續激光，QCW的能量分布更為集中，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、微連接上有巨大優勢；圖c為不同頻率的脈沖激光器焊接示意圖，可以看出脈沖焊接較為穩定，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沖的有效方法，它是將一般輸出的連續激光壓縮到寬度極窄的脈沖中發射，從而使光源的峰值功率提升幾個數量級的一種技術。 在調Q過程中，增益介質在存儲到足夠多的能量之前，整個激光器諧振腔保持較高的腔損耗，此時激光器由于閾值太高，不能產生激光震蕩，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很小的值，于是在短時間內大部分上能級粒子儲存的能量轉變為激光能量，在輸出端產生一個強的激光脈沖輸出。

打個比方：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大致就是這個情況。

連續激光與QCW準連續激光焊接效果相比：

1、外觀QCW類似脈沖打點焊接，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，脈沖間歇性輸入，反映到金相上，連續激光焊縫縱向金相連續，只有細微波動，脈沖激光則可清晰看到激光打孔似的單點激光金相拼接而成，每個激光對應的金相清晰可見；由此在焊縫連接強度上，連續要強于QCW激光焊接。

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

2、QCW優勢—熔池穩定：熔池匙孔受力情況，連續激光作用時間長，熱傳導面積大，熔池面積大，液態金屬多，所以連續焊接的熔池遠大于QCW激光的熔池。氣孔、裂紋、飛濺等缺陷皆和熔池息息相關：如熔池大，熔池的表面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激光焊接由于能量更為集中，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優勢—熱影響區更小：連續激光持續作用于材料，使得熱量不斷地傳導到材料中，薄材極易發生熱變形，發生由內應力導致的裂紋等缺陷。QCW間歇性作用于材料，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只能選擇QCW激光進行加工。

4、QCW優勢—峰值功率高：同樣平均功率的連續與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更有優勢。同樣平均功率的連續激光能量密度低于QCW，可能激光到達材料表面打不出焊印，全部反射掉了，太高功率的連續激光在實現材料熔化之后激光吸收率會陡升，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，會出現要么打不出印，要么燒穿的現象，無法達到工藝要求。

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CW激光焊接優勢：

1、從金相上看：如左圖所示，QCW脈沖焊接屬于金相拼接，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穩妥；

2、從熱影響程度上來看：QCW脈沖激光焊存在重疊率問題，焊縫存在重復受熱現象，因為焊接一次之后金屬的金相和母材會有差距，大小位錯不同，再次重熔之后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、從調試難度上看：QCW脈沖激光需要調試脈沖重復頻率、峰值功率、脈沖寬度、占空比、脈沖能量、平均功率、峰值功率密度、能量密度、離焦量等；連續激光則只需關注波形、速度、功率、離焦量即可，相對簡單。

QCW激光總結：兩大優勢高峰值功率、低熱輸入、工件變形小。

由于脈沖持續時間短（通常為幾毫秒），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沖激光焊接。同時由于脈沖開始時傳遞的大量能量，脈沖激光焊接往往適用于反射金屬。通常稱為“增強型脈沖”，脈沖周期開始時的這種功率尖峰僅持續總脈沖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，這種激光器應該用于1mm以上的板材。其焊接機理為基于匙孔效應的深熔焊，深寬比大，可達8:1以上，但是熱輸入相對較大。

最后由于激光技術的進步當前也有連續激光調制技術實現連續激光的脈沖焊接，以及QCW激光器的高頻脈沖焊接，后續將對比二者的區別與優勢。

最后的最后，本文只是一家之言，受限于工藝實踐經驗以及技術視野，難免有不當之處，本公眾號建有相關工藝交流群，歡迎業界專家、前輩、同仁多多批評指正、多多交流。

[1] 朱寶華, 李小婷, 孫子路. 長脈沖綠光激光焊接技術 [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).