在光纤激光切割领域，光斑尺寸对获得更佳效果起着至关重要的作用：从精度到效率，它对激光切割工艺的各个方面都有重大影响。
什么是点尺寸？
在深入探讨光斑尺寸如此重要的原因之前，我们先来了解一下什么是光斑尺寸。光斑尺寸是指激光束在其聚焦点处的直径。换句话说，它是激光能量集中到材料表面的区域。部分能量被材料吸收，导致局部熔化。在光纤激光切割金属时，切割头输送的高压辅助气体用于将液态金属排出，在光束穿过零件时形成切口，"切口宽度 "是光斑大小的函数。
是什么影响了光斑的大小？
光斑大小受多个参数的影响，包括激光波长、透镜处的光束大小和聚焦透镜的焦距，所有这些参数都会对切割过程产生深远影响。在相同的光学设置下，波长越长，光斑尺寸越大。波长为 1070 纳米的镱光纤激光器的光斑尺寸小于CO2激光器，后者的工作波长较长，约为 10600 纳米，光斑尺寸也相应较大。
使用基于光纤的光束传输时，光斑大小可根据光纤直径和准直器焦距（两者都定义了聚焦光学镜片处的光束大小）以及聚焦光学镜片的焦距来计算（见图 1）。增大聚焦物镜的焦距会导致更大的光斑尺寸，而增大透镜处的光束尺寸会导致更小的光斑尺寸（只要光束保持在透镜处的尺寸范围内，使衍射性能受限）。
切割精度：越小越好
在激光切割操作中，由于激光能量紧密集中在较小的区域内，因此光斑尺寸较小，从而提高了精度和分辨率，有利于精确地去除材料。这使得复杂的设计、更精细的细节和更严格的公差得以实现。此外，较窄的光斑尺寸所产生的较小切口可使零件嵌套更紧密，从而优化材料利用率并更大限度地减少制造过程中的浪费。
切割速度与质量：找到平衡点
为了在切割速度和质量之间取得完美平衡，激光参数之间的相互作用变得至关重要。能量密度起着举足轻重的作用，较小的光斑尺寸可将激光能量集中到较小的区域。这样就可以用较低功率的激光器达到相同的能量密度。
然而，光斑尺寸与材料厚度之间的关系错综复杂。要在整个材料厚度范围内实现熔化，需要更低的能量密度，同时光斑尺寸也要足够大，以便有效地排出熔化的材料。随着材料厚度的增加，需要更大的光斑尺寸来保持切割质量和速度。此外，更佳光斑尺寸还取决于材料特性，如导热性和粘度。
聚焦深度与光斑大小相关，同样需要关注。较小的光斑尺寸与较短的焦深有关，焦深通常定义为光束面积加倍时与束腰的距离。当距离超过焦深时，切割质量将开始受到影响。因此，必须在光斑尺寸、能量密度和聚焦深度之间找到微妙的平衡点，才能在不影响速度和质量的前提下实现理想的切割效果。
取得平衡，实现更佳激光切割效果
考虑到所有因素，制造商必须取得平衡。对于较厚的材料，为了保持切割质量和速度，较大的光斑尺寸可能更可取。但是，对于复杂的工作或较薄的材料，则应选择较小的光斑尺寸。制造商通常会选择一种更佳的光束传输配置，使光斑尺寸更适合现有的激光功率以及要切割的材料和厚度，从而实现精度、切割质量和产量之间的完美平衡。
