光束整形——激光焊接应用中的光束整形技术综述

光束整形方法分为静态（Static）和动态（Dynamic）两大类，以适应不同的焊接需求。

静态光束整形： 利用固定光学元件（如衍射光学元件 DOE）调制激光束的特性，实现能量的预设分布。DOE 通过衍射和干涉现象将光束整形为特定形状（如平顶光束），在焊接铝合金和不锈钢时能显著改善接头质量和熔池稳定性。

动态光束整形： 实时控制激光束的空间特性，动态调整光束的辐照度和能量分布。主要技术包括：

空间光调制器（SLM）： 通过调整光波的相位、振幅或偏振态来生成任意光束轮廓和全息图，广泛应用于激光加工。

可变形镜（DM）： 通过精确调整反射表面形状，实时校正波前畸变，实现光束方向、形状或强度的灵活调整，特别适用于焦点调整。

光学偏转器（Optical Deflector）： 利用声光或电光效应动态引导光束，实现高精度光束操控，例如声光偏转器（AOD）和电光偏转器（EOD）。

相干光束合成（CBC）和动态光束激光器（DBL）： 通过主动相位锁定多个光纤激光器，合成高功率、准直的复合光束，实现高速、高频的光束调制和任意光斑整形。

光束形状对激光焊接的效率和质量起着至关重要的作用。传统的高斯光束通常用于传统焊接，但在某些特殊应用中，使用不同的光束形状可以减少局部过热、蒸发和飞溅的产生。这可以显著提高焊接性能，并有助于熔池和锁孔的稳定性。