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過去数十年にわたり、高出力 CW レーザーは現代の製造業における一般的なツールとなり、溶接、被覆、表面処理、硬化、ろう付け、切断、3D プリンティング、積層造形などの用途をカバーしています。高出力10.6μm波長の二酸化炭素（CO2）レーザーの生成により、 近赤外1064nm波長半導体励起Nd:YAG 固体レーザー、高出力 CW レーザー技術は、開発の最初のピークを迎えました。
二酸化炭素レーザーは波長の関係で光ファイバーを透過するのが難しく、産業用途に一定の困難を引き起こします。一方、固体レーザーは輝度と出力増幅能力によって制限されます。これらの CW 高出力ファイバー レーザーは通常、1µm 以内の近赤外 (NIR) 波長で動作し、多くの用途に適しています。たとえば、吸収率が 50% を超える鋼の加工には適していますが、一部の金属はその表面に入射する近赤外線レーザー放射の 90% 以上を反射するという事実によって制限されます。特に、銅や金などの黄色の金属を NIR レーザーで溶接する場合、吸収率が低いため、溶接プロセスを開始するのに多くのレーザー出力が必要になります。
深溶け込みモード溶接では、レーザービームが材料を通過する際に金属および金属蒸気と複数回相互作用するため、レーザービームの吸収が高くなります。ただし、近赤外線レーザーでキーホールを活性化するには、特に溶接される材料の反射率が高い場合、かなりの入射レーザー強度が必要です。また、キーホールが形成されると吸収率が急激に上昇し、高出力近赤外レーザーによる溶融池内の高い金属蒸気圧によりスパッタやポロシティが発生する可能性があるため、溶接部から過剰なスパッタが噴出しないようにレーザー出力や溶接速度を慎重に制御する必要があります。溶融池が凝固するにつれて、金属蒸気やプロセスガス中の「気泡」も捕捉され、溶接シームにボイドが生じる可能性があります。このような気孔率は溶接強度を弱め、接合部の抵抗率を増加させるため、溶接接合部の品質が低下します。したがって、NIR レーザーは、1 μm での吸収率が 5% 未満の銅などの材料を加工するのが非常に困難です。このような高反射率の材料をより良好に加工するために、加工材料上にプラズマを発生させてレーザ光の吸収率を高めるなどの手法が採用されてきました。ただし、これらの方法では材料の加工が深い溶け込みプロセスに限定されるため、薄い材料の熱伝導モード溶接は不可能であり、スパッタリングや制御されたエネルギー付与の固有のリスクが存在します。したがって、波長 1 μm の既存のレーザー システムは、非鉄金属などの反射率の高い材料を加工する場合や水中用途では限界があります。
これらの近赤外レーザーの限られた応用分野を開発するには、新しいレーザー光源を研究する必要があります。さらに、温室効果ガスを削減するために、新エネルギー車はガソリンエンジンや内燃機関を電気エンジンに置き換えています。電気モーター、特に動力バッテリーの製造に大量の銅が使用されるため、信頼性の高い銅処理ソリューションに対する大きな需要が生じており、風力タービンなどの他の再生可能エネルギー システムにも同様に幅広い用途があります。
現在、高出力産業用ファイバー レーザーは、ファイバー経由で伝送できる高輝度、高出力レーザーのソリューションとなっています。現在、ファイバー レーザーは大部分の用途で CO2 レーザーに取って代わり、数多くの工業処理用途で効果的に使用されています。特に近年では、CO2レーザーよりも高速・効率・信頼性が高く、レーザー溶接や切断などの産業用レーザーの主力となっています。
