光斑與金屬切割工藝激光切割是利用聚焦的高功率密度激光束照射金屬材料，被照射的金屬材料迅速熔化、汽化、燒蝕或達(dá)到燃點(diǎn)，再借助與光束同軸的高速氣流吹除熔融物質(zhì)，從而將工件割開(kāi)。但是，在激光切割板厚度較大時(shí)，如5mm以上，割縫前沿和側(cè)邊會(huì)發(fā)生光束多次反射，并且由于割縫底部的傾角增加，底部反射點(diǎn)處對(duì)激光的吸收也增加，因而容易造成割縫前沿中下部局部過(guò)熱。

以厚板碳鋼的切割斷面為例，切割斷面可以分為三個(gè)區(qū)域：

最上層：光束直接穿透區(qū)域，表現(xiàn)為精細(xì)且垂直的條紋；

中間層：擱架狀區(qū)，大部分光束在該區(qū)域被材料吸收；

最下層：沖刷區(qū)，過(guò)熱的熔融物從此區(qū)域流出切縫，并帶走較多的熔化材料。

由于激光在割縫中間層發(fā)生多次反射造成局部過(guò)熱，最終會(huì)導(dǎo)致切割斷面粗糙，甚至出現(xiàn)類(lèi)似彈孔的缺陷。對(duì)于碳鋼切割，缺陷一般會(huì)在中間層產(chǎn)生。

激光器的切割能力和激光能量分布緊密相關(guān)。常見(jiàn)的激光能量分布形式有高斯、平頂、以及最新的環(huán)形。環(huán)形光斑中心能量密度較低，可以減少?gòu)椏谞钋懈钊毕荩嵘癜迩懈钅芰Γòㄇ懈钏俣群颓懈钯|(zhì)量）。同時(shí)，在此基礎(chǔ)上采用50μm的光纖芯徑，可以提高對(duì)薄板的切割能力。因此，通過(guò)優(yōu)化激光能量分布，能夠大幅提升對(duì)金屬薄板和厚板的切割能力。

厚板碳鋼切割質(zhì)量更好碳鋼厚板切割一直是光纖激光器在切割上的應(yīng)用難點(diǎn)。影響碳鋼切割的因素比較多，除了如氣體純度、切割頭準(zhǔn)直聚焦特性、噴嘴類(lèi)型等，激光束焦平面光斑的能量分布也有重要影響。對(duì)光斑能量分布進(jìn)行優(yōu)化后，20mm及以上厚度的碳鋼板的切割斷面質(zhì)量有了較大提升。