高功率IPG光纤激光器应用简介
高功率光纤激光器
2019/9/22
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高功率光纤激光器的主要特性
在光纤材料中掺杂铒(Er)，铥(Tm)，镨(Pr)， 镱(Yb)等不同的稀土元素便会使光纤激光器有 多种不同的输出波长；
由于双包层泵浦技术
(Double Cladding Pumped Technology) 的发 明与特殊工艺的融合便诞生了高功率的光纤激 光器；
外包层
内包层
纤芯
输出光束
2019/9/22
宽面二极管
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包层光线横截面与包层泵浦技术示意图
Section of cladding fiber and cladding pumping technology
内包层
Inner clad
纤芯
Core
外包层
Outer clad
偏心圆内包层
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2019/9/22
掺镱双包层泵浦光纤 低折射率的外包层光纤 输出端
2019/9/22
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高功率光纤激光器的工作原理-4
特殊耦合器
2019/9/22
多模Diode Pnmp
5m纤芯
Tapered Fiber Bundle
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高功率光纤激光器的工作原理-5
7 MM Fiber 0.16 NA
Single mode output
多模泵浦光 Multi-mode pump light
特殊设计的树杈形包层光纤
Cladding fiber in “the fork of a tree”shape
单模输出 Laser output Single-mode
在单模纤芯内被镱原子吸收的多模泵浦光
Multi-mode pump light is absorbed by ytterbium atoms in the single-mode core
高功率IPG光纤激光器应用简介
高功率IPG光纤激光器应用简介一、IPG光纤激光器简介1.光纤激光器简介光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器，光纤激光器可在光纤放大器的基础上开发出来:在泵浦光的作用下光纤内极易形成高功率密度，造成激光工作物质的激光能级“粒子数反转”，当适当加入正反馈回路(构成谐振腔)便可形成激光振荡输出。
2.光纤激光器的优势首先是使用成本低，光纤激光器替代了不稳定或高维修成本的传统激光器。
其次，光纤激光的柔性导光系统，非常容易与机器人或多维工作台集成。
第三，光纤激光器体积小，重量轻，工作位置可移动。
第四，光纤激光器可以达到前所未有的大功率(至五万瓦级)。
第五，在工业应用上比传统激光器表现更优越。
它有适用于金属加工的最佳波长和最佳的光束质量，而且光纤激光器在每米焊接和切割上的费用最低。
第六，一器多机，即一个激光器通过光纤分光成多路多台工作。
第七，免维护，使用寿命长。
最后，由于其极高的稳定性，大大降低了运行中对激光质量监控的要求。
简单来说就是高功率下的极好光束质量，高光束质量下的极好电光效率，高功率高光束质量下的极小体积、可移动性和柔性。
3.IPG简介全球最大的光纤激光制造商IPG Photonics由Valentin Gapontsev博士于1991年创建，总部设在美国东部麻省。
IPG在德国、美国、俄罗斯和意大利设有生产、研发基地，并在全球设有销售和服务网点，覆盖美国、英国、欧洲、印度、日本、韩国、新加坡和中国，并于2006年在美国纳斯达克上市。
十八年来，IPG致力于纵向合成，所有的核心配件均为IPG研发、生产和拥有，同时也是唯一一个能为客户提供高性价比的光纤和半导体激光器的厂家。
高功率是IPG的优势。
全世界已有上千台IPG的高功率(>1KW)光纤激光器在汽车制造、船舶制造、海上平台和石油管道、航空航天和技术加工等工业领域中得以应用。
在日本，我们向丰田、三菱、住友在内的客户售出了数百台IPG的大功率光纤激光器。
高功率光纤激光器原理和应
光纤激光器原理
Laser （Light amplification by the stimulated emissioLDM#
LDM#
LDM# LDM# LDM#
-
有源光纤
+
LDM# LDM# LDM#
• 光纤输出端（connector)与插入式连接头（bayonet)形成电子回 路，可有效监控光纤的状态。
• 光纤输出端有水循环冷却装置，可有效带走激光传输及反射所产 生的热量，保证光纤输出端的安全。
• 在激光器中，有探测器对激光反射进行监控，一旦反射强度超过 阈值，激光器将会报警，避免持续高反，损坏光纤或激光器。
光纤模组
全光纤激光模组
LDM#
LDM#
LDM#
-
注意事项
• 开关机顺序 • 不同季节的注意事项 • 日常保养的注意事项 （激光器，水冷机，空调） • Chiller Tune 软件使用 • LaserNet使用
FFBD
FFBD
Interlock
Interlock.jpg
IPG 光纤概述
1. 光纤外型 2. 光纤原理 3. 光纤结构 4. 光纤型号 5. 最小弯曲半径与盘绕半径 6. 光纤如何实现自我保护
1 光纤外形
2 光纤的原理
光纤是一种高度透明的玻璃丝，由纯石英经复杂的工艺拉制而成。 光纤→中心部分(芯Core)＋同心圆状包裹层(包层Clad)＋涂覆层
特点：ncore>nclad ⇒光在芯和包层之间的界面上反复进行全反射，并在光纤中传递下 去
3 光纤的结构
4 光纤的型号
5 在有应力（Stressed)与无应力（ Unstressed)状况下最小弯曲半径的 区别
大功率光纤激光技术及应用
大功率光纤激光技术及应用光纤激光技术是一种高效、高精度、高能量密度的激光技术，具有广泛的应用前景。
其中，大功率光纤激光技术是近年来发展最为迅速的一种激光技术之一。
本文将从以下几个方面介绍大功率光纤激光技术及其应用。
一、大功率光纤激光技术的原理大功率光纤激光器是利用掺镱、掺铒等稀土元素掺杂在二氧化硅或氟化物玻璃等材料中制成的激光器。
其工作原理是：利用泵浦源（通常为半导体激光器）将能量传输到掺镱或掺铒的玻璃纤维中，使其产生受激辐射，从而得到单色、相干性好、束斑质量高的输出激光。
二、大功率光纤激光器的优点1. 高效能：大功率光纤激光器具有高转换效率和低热损失，能够将电能转换为更多的可见和近红外激光输出，从而提高了能量利用率。
2. 高品质：大功率光纤激光器的输出具有单色性好、相干性高、束斑质量好等特点，适用于需要高精度加工和检测的领域。
3. 高可靠性：大功率光纤激光器采用了无腔共振结构，没有反射镜和其他易损部件，因此具有较高的稳定性和可靠性。
三、大功率光纤激光器的应用1. 工业制造大功率光纤激光器在工业制造领域中得到广泛应用。
例如，它可以用于金属切割、焊接、钻孔等加工过程中，由于其输出能量密度高、精度高等特点，在加工效果上比传统机械加工方式更优秀。
同时，它还可以用于半导体材料的刻蚀和微细加工等领域。
2. 医疗美容大功率光纤激光技术在医疗美容领域也有着广泛应用。
例如，在皮肤修复方面，它可以被用来治疗皮肤色素沉着、痤疮、红血丝等问题，同时还可以用于皮肤紧致和去除皱纹等方面。
3. 科学研究大功率光纤激光技术在科学研究领域也有着广泛的应用。
例如，它可以被用来进行原子物理实验、量子计算和量子通信等领域的研究。
4. 其他应用大功率光纤激光技术还可以被应用于雷达测距、军事防御、环境监测等领域。
四、总结综上所述，大功率光纤激光技术具有高效能、高品质和高可靠性等优点，在工业制造、医疗美容、科学研究以及其他领域都有着广泛的应用前景。
20160727IPG光纤激光器内部培训资料
20160727IPG光纤激光器内部培训资料激光技术是现代科学和工程领域中重要的应用技术之一，它在材料处理、医疗、通信等领域发挥着重要作用。
IPG光纤激光器是当前应用广泛的一种激光器类型。
为了提高员工对于IPG光纤激光器的认识和操作能力，特编写此内部培训资料，深入介绍IPG光纤激光器的原理、构造、应用等方面的知识。
1. IPG光纤激光器概述IPG光纤激光器是一种基于光纤技术的激光器设备，具有高效、稳定、可靠等优点。
它由光纤增益介质、泵浦光源、光纤耦合器等组成，可以用于切割、焊接、打标等多种应用场合。
2. IPG光纤激光器的工作原理IPG光纤激光器是利用光纤内的光放大效应来实现激光的产生。
通过将光纤增益介质中的激光能量通过泵浦光源输入光纤中，利用等离子体共振效应实现光的放大，最终形成高质量、高功率的激光束。
3. IPG光纤激光器的主要特点IPG光纤激光器具有许多独特的特点，如高光束质量、高能量转换效率、稳定的输出功率等。
此外，它还具有自我保护功能、可调谐波长等特点，非常适合各种工业和科研应用。
4. IPG光纤激光器的应用领域IPG光纤激光器被广泛应用于材料加工、医疗、通信等领域。
以材料加工为例，IPG光纤激光器在金属切割、焊接、打标等方面有着重要的应用且取得了良好的效果。
5. IPG光纤激光器的操作与维护在使用IPG光纤激光器时，需要注意操作规范，包括正确接入电源、使用适当的冷却系统、合理设置激光参数等。
另外，定期进行设备维护和保养，如清洁光纤、检查泵浦光源等。
6. IPG光纤激光器的未来发展趋势随着科学技术的不断进步，IPG光纤激光器在未来将会有更广泛的应用。
未来发展趋势包括技术的不断创新改进、设备性能的进一步提升以及应用领域的扩展等。
通过本内部培训资料，我们对IPG光纤激光器的原理、构造、应用等方面的知识有了更深入的了解。
希望员工能够通过学习，提高对IPG光纤激光器的认知和操作技能，为公司在激光技术领域的发展做出更大的贡献。
IPG Photonics YLPN高功率纳秒脉冲铅绿光纤激光器系列说明书
YLPN 25-100 mJHigh Pulse Energy Fiber LasersHigh Brightness up to 2 kWfor Wider Working Fieldand Faster Scanning FEATURES Pulse Duration 20-100 ns Average Power up to 2000 W Pulse Energy 100 mJ Excellent Pointing Stability Round or Square Processing Fiber High Brightness Enabling Faster Scanning High Brightness for Wider Working Field Maintenance-free Operation Water-cooled Compact Rugged Design High Wall-Plug Efficiency APPLICATIONS Paint Stripping Coating Removal Surface Treatment Texturing IPG Photonics offers YLPN High Power Seriesof high power nanosecond pulsed ytterbium fiber lasers with pulse energy up to 100 mJ and pulse duration from 20 to 100 ns. These powerful models are optimized for high throughput surface treatment applications such as paint stripping, coating removal, surface cleaning and texturing. Average output powers are up to 2 kW and the repetition rates vary from 2 to 100 kHz. The exceptionally high brightness enables faster scanning speeds and wider working fields resulting in higher throughput. These highly efficient water-cooled fiber lasers are packaged in compact rugged 6U 19" rack-mounted units.YLPN 25-100 mJHigh Pulse Energy Fiber LasersLegal notices: All product information is believed to be accurate and is subject to change without notice. Information contained herein shall legally bind IPG only if it is specifically incorporated into the terms and conditions of a sales agreement. Some specific combinations of options may not be available. The user assumes all risks and liability whatsoever in connection with use of a product or its application. IPG, IPG Photonics, The Power to Transform and IPG Photonics’ logo are trademarks of IPG Photonics Corporation. © 2023 IPG Photonics Corporation. All rights reserved.MAX. AVERAGE OUTPUT POWER: 4 kW MAX. PEAK OUTPUT POWER: 10 MWPULSE DURATION: 15-120 nsPULSE REPETITION RATE: 2-100 kHz WAVELENGTH RANGE: 900-1200 nmDANGER - INVISIBLE LASER RADIATION AVOID EYE OR SKIN EXPOSURE TO DIRECT OR SCATTERED RADIATION CLASS 4 LASER PRODUCTIEC 60825-1:20144.7 R6 6/23General Characteristics500 W 1000 W 2000 WConsole Dimensions (W × D × H), mm 449 × 716 × 266Optical Head Dimensions (W × D × H), mm115 × 393 × 93Weight, kg ~ 70~ 95CoolingWaterSupply Voltage, VAC 2303-phase 400-480Power Consumption, W2400Optical Characteristicsup to 50 mJ up to 100 mJWavelength, nm 1064 ±2Mode of Operation PulsedAverage Power, W 500500, 1000 Standard Brightness 1000, 2000 High BrightnessPulse Energy, mJ 25-5030-100Pulse Duration, ns20-10020-100Repetition Rate Range, kHz2-1002-50Optical TerminationOptical HeadFree space collimated output Processing Fiber, round or squareQBH compatible HLC-8 connectorOutput Beam Diameter Range, mm2-9—Process Fiber Size, μm—Standard brightness 400, 600High brightness 300 or 400Beam Parameter Product, mm × mrad~ 9@ 400 μm round core fiber Standard brightness BPP <24 High brightness BPP <13/contact40007000。
光纤激光器及其应用
2024/5/31
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表1 几类激光器性能的比较
2024/5/31
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光纤激光器可用于材料加工和制造
不同材料加工所需光纤激光器功率如下: 金属切割:500w~2kw； 金属焊接和硬焊:500w~20kw； 金属淬火和涂敷:2~20kw； 玻璃和硅切割:500w~2kw； 聚合物和复合材料切割为200w~1kw； 快速印刷和打印:20w~1kw； 软焊和烧结为50~500w； 消除放射性沾染为300w~1kw。
申请了十几项专利技术。
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国内研究概况
（2）南开大学在研制出短脉冲光纤激光器的同 时，大胆创新，率先研制出了双包层光纤光栅，为 双包层光纤激光器的全光纤化研究，迈出了重要的 一步。
（3）武汉烽火通信成功推出了完全达到商用水 平的双包层掺镱光纤产品。据悉，通过上海光机所 试用，其斜率效率达到66％以上，在选用合适的光 纤长度和泵浦功率的条件下，可实现100W以上的 激光功率输出，达到国际先进水平。
CO2和YAG激光器： 体积大；高功耗；短 寿命；高维护费用； 使用不方便。
2024/5/31
掺镱光纤激光器：体积小；低功耗；长寿命 ；
低成本，免维护；光束质量好，工作面处功率 密度高；光纤传输到工作面，使用方便。
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深圳大族激光YLP-10光纤激光打标机
2024/5/31
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YLP-10光纤激光打标机技术参数
2024/5/31
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随着光通信的迅猛发展，光纤制造工艺与半 导体激光器生产技术日趋成熟，为光纤激光器 和放大器的发展奠定基础。英国的南安普敦大 学和通讯研究实验室、德国汉堡技术大学、美 国的Polaroid Corporation,Bell实验室，日 本的ＮＴＴ、Ｈｏｙａ均在光纤激光器研究中 取得许多重要成果。
高功率IPG光纤激光器应用简介
高功率IPG光纤激光器应用简介一、IPG光纤激光器简介1.光纤激光器简介光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器，光纤激光器可在光纤放大器的基础上开发出来：在泵浦光的作用下光纤内极易形成高功率密度，造成激光工作物质的激光能级“粒子数反转”，当适当加入正反馈回路（构成谐振腔）便可形成激光振荡输出。
2.光纤激光器的优势首先是使用成本低，光纤激光器替代了不稳定或高维修成本的传统激光器。
其次，光纤激光的柔性导光系统，非常容易与机器人或多维工作台集成。
第三，光纤激光器体积小，重量轻，工作位置可移动。
第四，光纤激光器可以达到前所未有的大功率（至五万瓦级）。
第五，在工业应用上比传统激光器表现更优越。
它有适用于金属加工的最佳波长和最佳的光束质量，而且光纤激光器在每米焊接和切割上的费用最低。
第六，一器多机，即一个激光器通过光纤分光成多路多台工作。
第七，免维护，使用寿命长。
最后，由于其极高的稳定性，大大降低了运行中对激光质量监控的要求。
简单来说就是高功率下的极好光束质量，高光束质量下的极好电光效率，高功率高光束质量下的极小体积、可移动性和柔性。
3.IPG简介全球最大的光纤激光制造商IPG Photonics由Valentin Gapontsev博士于1991年创建，总部设在美国东部麻省。
IPG在德国、美国、俄罗斯和意大利设有生产、研发基地，并在全球设有销售和服务网点，覆盖美国、英国、欧洲、印度、日本、韩国、新加坡和中国，并于2006年在美国纳斯达克上市。
十八年来，IPG致力于纵向合成，所有的核心配件均为IPG研发、生产和拥有，同时也是唯一一个能为客户提供高性价比的光纤和半导体激光器的厂家。
高功率是IPG的优势。
全世界已有上千台IPG的高功率（>1KW）光纤激光器在汽车制造、船舶制造、海上平台和石油管道、航空航天和技术加工等工业领域中得以应用。
在日本，我们向丰田、三菱、住友在内的客户售出了数百台IPG的大功率光纤激光器。
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高功率IPG光纤激光器应用简介
一、IPG光纤激光器简介
1.光纤激光器简介
光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器，光纤激光器可在光纤放大器的基础上开发出来：在泵浦光的作用下光纤内极易形成高功率密度，造成激光工作物质的激光能级“粒子数反转”，当适当加入正反馈回路（构成谐振腔）便可形成激光振荡输出。
2.光纤激光器的优势
首先是使用成本低，光纤激光器替代了不稳定或高维修成本的传统激光器。
其次，光纤激光的柔性导光系统，非常容易与机器人或多维工作台集成。
第三，光纤激光器体积小，重量轻，工作位置可移动。
第四，光纤激光器可以达到前所未有的大功率（至五万瓦级）。
第五，在工业应用上比传统激光器表现更优越。
它有适用于金属加工的最佳波长和最佳的光束质量，而且光纤激光器在每米焊接和切割上的费用最低。
第六，一器多机，即一个激光器通过光纤分光成多路多台工作。
第七，免维护，使用寿命长。
最后，由于其极高的稳定性，大大降低了运行中对激光质量监控的要求。
简单来说就是高功率下的极好光束质量，高光束质量下的极好电光效率，高功率高光束质量下的极小体积、可移动性和柔性。
3.IPG简介
全球最大的光纤激光制造商IPG Photonics由Valentin Gapontsev博士于1991年创建，总部设在美国东部麻省。
IPG在德国、美国、俄罗斯和意大利设有生产、研发基地，并在全球设有销售和服务网点，覆盖美国、英国、欧洲、印度、日本、韩国、新加坡和中国，并于2006年在美国纳斯达克上市。
十八年来，IPG致力于纵向合成，所有的核心配件均为IPG研发、生产和拥有，同时也是唯一一个能为客户提供高性价比的光纤和半导体激光器的厂家。
高功率是IPG的优势。
全世界已有上千台IPG的高功率（>1KW）光纤激光器在汽车制造、船舶制造、海上平台和石油管道、航空航天和技术加工等工业领域中得以应用。
在日本，我们向丰田、三菱、住友在内的客户售出了数百台IPG的大功率光纤激光器。
这些激光器的成功应用，说明了IPG光纤激光已成熟，且成为制造业的技术工具之一。
依近期国内各厂家、院校、集成商对IPG光纤激光器大量的订单来看，光纤激光在中国市场广泛应用的局面会很快到来，尤其是在金属加工（切割、焊接、熔覆、快速成型等）方面。
二、高功率光纤激光应用领域
1.激光焊接领域的应用
光纤激光器的光束质量好，连续功率大，适用于深熔焊和浅表热导焊。
连续激光通过调制可提供激光脉冲，从而获得高峰值功率和低平均功率，适用于需要低热输入要求的焊接。
由于高功率激光的调制频率高达1万赫兹，因而能够提高脉冲焊接的产能。
光纤输送方式使激光能够灵活地集成在传统焊钳、振镜头、机器人和远程焊接系统内。
无论采用何种光束输送方式，光纤激光器都具有无可比拟的性能。
典型的点焊应用包括依靠振镜头传送光束，从而完成剃须刀片和硬盘挠曲的焊接，从而充分地利用光纤激光器的脉冲功能。
光纤激光器的光斑小，焦距长，因而远距离激光焊接的能力大大提高。
1-2米的工作间距与传统机器人相比使工作区域提高了数倍，配备光纤激光器的远程焊接工位包括车门焊接、多点焊接和整个车身框架的搭接焊接。
光纤激光器焊接的其它例子包括传动部件全熔焊、船用厚钢板深熔焊、电池组密封焊接、高压密封等等。
图1展示了光纤激光焊接的效果。
图1.激光焊接的应用
2.激光切割领域的应用
波长1070 nm的掺镱光纤激光器是激光切割的理想光源，光纤激光器在切割领域的部分优点包括工作波长、数千瓦功率、良好的波束质量、有效功率范围大、功率稳定、光斑小。
光纤激光器的动态工作功率范围非常大，即使激光功率发生变化，光束焦点及其位置依然保持固定，从而使每次的处理结果始终保持一致。
通过改变光学装置的配置可大范围的改变光斑尺寸，从而允许终端用户根据切割材料和壁厚选择相应的功率密度。
光纤激光器光束质量高、光斑小、脉冲能量高，非常适合薄材料的精细切割。
脉冲切割方式产生的熔渣和热影响区（HAZ）极小，是许多微加工领域必不可少的切割方式。
光斑小，功率密度就高，相应的切割速度就快，切缝质量好。
光纤激光器脉冲调制切割的例子包括心血管支架切割、太阳能电池板硅片切割、模具切割等。
高功率多模激光通常用于薄板材和厚板材的连续切割。
由于景深大、光斑小，因而厚金属切割时形成的切口小，切壁直。
高功率多模激光的常见应用领域包括汽车车身零件的3-D切割，如液压成形管件、耐高温钢等，航空领域铝、钛合金材料的铆钉孔切割，造船和钢铁行业的厚钢板切割。
图2展示了光纤激光切割的过程。
图2.激光切割的应用
3.激光表面处理应用
激光是使各种工具和表面硬化的优质热源。
这种热源能够使材料的金相结构发生变化，使表面硬化，从而提高材料的耐磨性。
表面硬化处理所选择的激光类型主要取决于零件本身，绝大多数硬化应用需要使用连续光束，例如绝大多数工业工具上使用的轨道的硬化。
部分精密/微小零件的硬化需要使用脉冲激光。
通常任何激光都可用于硬化处理，主要看它们能否达到所要求的硬化深度和硬度。
图3展示了激光表面处理的应用。
图3.激光表面处理的应用
三、国内高功率光纤激光应用实例
北京工业大学激光工程研究院和宝钢股份宝钢分公司采用IPG YLR一6000光纤激光器对宝钢生产的汽车用700Mpa1.5mm厚高强钢板进行了焊接试验，并对焊接样品的焊接区和母材进行显微组织分析。
结果表明焊接区域经过激光快热快冷后形成均匀细小的等轴晶，平均晶粒尺寸较母材细小。
对焊接后样品进行力学性能测试，试样的断裂位置为母材，表明焊接对母材的力学性能的影响不大，可以使用光纤激光实现车用高强钢的高质量焊接。
目前华工法利莱推出技术领先的三维光纤激光切割机，通过龙门固定倒挂机器人或立式固定机器人底座、光纤激光器柔性传输高品质的激光到切割头、独立开发的PLC集成控制机器人、激光器等部件对汽车三维零件进行异形加工。
该设备主要生产零件厚度在
0.5-2mm，具有方便三维零件的加工、投资成本低、使用成本维护低、操作简单等特点。
法利莱三维激光切割机打破了国外对这块市场的垄断，取得了重大的技术突破，填补了国内空白，它代替了传统的加工方式，降低了模具投资，大大缩短了汽车制造商和零部件配套商的开发周期，提高加工效率和切割工件的精度，降低了生产成本。
图4为法利莱的三维激光切割机。