ประวัติการพัฒนาการเชื่อมด้วยเลเซอร์

วิธีการเชื่อมสำหรับชิ้นส่วนขนาดเล็กและขนาดจิ๋ว การเชื่อมด้วยเลเซอร์เป็นวิธีการเชื่อมที่มีประสิทธิภาพและแม่นยำ โดยใช้ลำแสงเลเซอร์ที่มีความหนาแน่นพลังงานสูงเป็นแหล่งความร้อน นับเป็นหนึ่งในแอปพลิเคชันที่สำคัญของเทคโนโลยีการแปรรูปวัสดุด้วยเลเซอร์ ในช่วงทศวรรษ 1970 ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการเชื่อมวัสดุผนังบางและการเชื่อมความเร็วต่ำ และกระบวนการเชื่อมจัดอยู่ในประเภทการนำความร้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง รังสีเลเซอร์จะให้ความร้อนแก่พื้นผิวของชิ้นงาน และความร้อนบนพื้นผิวจะแพร่กระจายเข้าไปด้านในผ่านการนำความร้อน โดยการควบคุมพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น ความกว้าง พลังงาน กำลังสูงสุด และความถี่ในการทำซ้ำของพัลส์เลเซอร์ ชิ้นงานจะหลอมละลายเพื่อสร้างบ่อหลอมเหลวที่เฉพาะเจาะจง เนื่องจากข้อดีที่เป็นเอกลักษณ์ จึงได้รับการประยุกต์ใช้ประสบความสำเร็จในด้านต่างๆการเชื่อมแบบแม่นยำสำหรับชิ้นส่วนขนาดไมโครและเล็กเทคโนโลยีการเชื่อมด้วยเลเซอร์ของจีนอยู่ในระดับสูงเทียบเท่าระดับโลก จีนมีเทคโนโลยีและความสามารถในการขึ้นรูปชิ้นส่วนโลหะผสมไทเทเนียมที่ซับซ้อนขนาดกว่า 12 ตารางเมตรโดยใช้เลเซอร์ และได้ถูกนำไปประยุกต์ใช้ในการผลิตต้นแบบและผลิตภัณฑ์ในโครงการวิจัยด้านการบินภายในประเทศหลายโครงการ ในเดือนตุลาคมปี 2556 ผู้เชี่ยวชาญด้านการเชื่อมชาวจีนได้รับรางวัลบรู๊ค ซึ่งเป็นรางวัลทางวิชาการสูงสุดในสาขาการเชื่อม ซึ่งเป็นการยืนยันถึงระดับการเชื่อมด้วยเลเซอร์ระดับโลกของจีน

## ประวัติการพัฒนา ลำแสงเลเซอร์แรกของโลกถูกสร้างขึ้นในปี 1960 โดยการกระตุ้นผลึกทับทิมด้วยหลอดไฟแฟลช เนื่องจากข้อจำกัดด้านความจุความร้อนของผลึก จึงสามารถสร้างได้เพียงลำแสงพัลส์สั้นๆ ที่มีความถี่ต่ำเท่านั้น แม้ว่าพลังงานสูงสุดของพัลส์ในทันทีจะสูงถึง 10^6 วัตต์ แต่ก็ยังจัดอยู่ในกลุ่มพลังงานต่ำ แท่งผลึกนีโอไดเมียมเจือยิตเทรียมอะลูมิเนียมการ์เนต (Nd:YAG) โดยใช้นีโอไดเมียม (Nd) เป็นองค์ประกอบในการกระตุ้น สามารถสร้างลำแสงเลเซอร์ความยาวคลื่นเดียวต่อเนื่องได้ด้วยกำลังไฟ 1-8 กิโลวัตต์ เลเซอร์ YAG ที่มีความยาวคลื่น 1.06 ไมโครเมตร สามารถเชื่อมต่อกับหัวประมวลผลเลเซอร์ผ่านใยแก้วนำแสงแบบยืดหยุ่นได้ ทำให้มีรูปแบบการจัดวางอุปกรณ์ที่ยืดหยุ่นและเหมาะสมสำหรับการเชื่อมชิ้นงานที่มีความหนา 0.5-6 มิลลิเมตร เลเซอร์ CO₂ ซึ่งใช้คาร์บอนไดออกไซด์เป็นตัวกระตุ้น (มีความยาวคลื่น 10.6 ไมโครเมตร) สามารถให้พลังงานเอาต์พุตได้สูงสุดถึง 25 กิโลวัตต์ และทำการเชื่อมแบบเต็มความลึกในครั้งเดียวสำหรับแผ่นโลหะหนา 2 มิลลิเมตร เทคโนโลยีนี้ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในกระบวนการแปรรูปโลหะในภาคอุตสาหกรรม ในช่วงกลางทศวรรษ 1980 การเชื่อมด้วยเลเซอร์ซึ่งเป็นเทคโนโลยีใหม่ ได้รับความสนใจอย่างกว้างขวางในยุโรป สหรัฐอเมริกา และญี่ปุ่น ในปี 1985 บริษัท ThyssenKrupp Steel AG (เยอรมนี) และ Volkswagen AG (เยอรมนี) ได้ร่วมมือกันและประสบความสำเร็จในการนำแผ่นโลหะที่เชื่อมด้วยเลเซอร์มาใช้เป็นครั้งแรกของโลกกับตัวถังรถ Audi 100 ในช่วงทศวรรษ 1990 ผู้ผลิตรถยนต์รายใหญ่ในยุโรป อเมริกาเหนือ และญี่ปุ่น เริ่มนำเทคโนโลยีการเชื่อมด้วยเลเซอร์มาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตตัวถังรถยนต์ ประสบการณ์จริงจากทั้งห้องปฏิบัติการและผู้ผลิตรถยนต์ได้พิสูจน์แล้วว่า แผ่นโลหะที่เชื่อมด้วยเลเซอร์สามารถนำไปใช้ในการผลิตตัวถังรถยนต์ได้อย่างประสบความสำเร็จ การเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบกำหนดเอง ใช้พลังงานเลเซอร์ในการเชื่อมต่อและเชื่อมวัสดุหลายชนิดโดยอัตโนมัติ เช่น เหล็ก เหล็กกล้าไร้สนิม โลหะผสมอลูมิเนียม ฯลฯ ที่มีวัสดุ ความหนา และการเคลือบผิวแตกต่างกัน เข้าด้วยกันเป็นแผ่น แผ่นโปรไฟล์ หรือแผ่นแซนด์วิชแบบรวมชิ้นเดียว ซึ่งตอบสนองความต้องการด้านคุณสมบัติของวัสดุที่แตกต่างกันของชิ้นส่วนต่างๆ และทำให้ได้อุปกรณ์ที่มีน้ำหนักเบาที่สุด โครงสร้างที่เหมาะสม และประสิทธิภาพที่ดีที่สุด ในประเทศที่พัฒนาแล้ว เช่น ยุโรปและสหรัฐอเมริกาการเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบสั่งทำพิเศษเทคโนโลยีการเชื่อมด้วยเลเซอร์ไม่เพียงแต่ใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตอุปกรณ์ขนส่งเท่านั้น แต่ยังนำไปใช้อย่างกว้างขวางในด้านต่างๆ เช่น การก่อสร้าง สะพาน การผลิตแผ่นเหล็กสำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้าน และการเชื่อมแผ่นเหล็กในสายการผลิตรีด (การเชื่อมต่อแผ่นเหล็กในการรีดต่อเนื่อง) บริษัทผู้ผลิตเทคโนโลยีการเชื่อมด้วยเลเซอร์ที่มีชื่อเสียงระดับโลก ได้แก่ Soudonic (สวิตเซอร์แลนด์), ArcelorMittal Group (ฝรั่งเศส), ThyssenKrupp TWB (เยอรมนี), Servo-Robot (แคนาดา) และ Precitec (เยอรมนี) การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการเชื่อมด้วยเลเซอร์ในประเทศจีนเพิ่งเริ่มต้นขึ้น เมื่อวันที่ 25 ตุลาคม 2545 สายการผลิตเชิงพาณิชย์ระดับมืออาชีพแห่งแรกของจีนสำหรับการเชื่อมด้วยเลเซอร์ได้เริ่มดำเนินการอย่างเป็นทางการ โดยบริษัท Wuhan ThyssenKrupp Zhongren Laser Tailor Welding จาก ThyssenKrupp TWB (เยอรมนี) เป็นผู้นำเข้า ต่อมา บริษัท Shanghai Baosteel Arcelor Laser Tailor Welding Co., Ltd., FAW Baoyou Laser Tailor Welding Co., Ltd. และบริษัทอื่นๆ ก็ได้เริ่มการผลิตตามมา ในปี 2546 ประเทศต่าง ๆ ได้ตระหนักถึงความสำคัญของการเชื่อมลวดเชื่อมด้วยเลเซอร์ CO₂ แบบลำแสงคู่ และการเชื่อมด้วยลวดเชื่อมเลเซอร์ YAGสำหรับโครงสร้างแผงผนังด้านล่างที่ทำจากโลหะผสมอลูมิเนียมของเครื่องบิน A318 เทคโนโลยีนี้เข้ามาแทนที่โครงสร้างแบบตอกหมุดแบบดั้งเดิม ช่วยลดน้ำหนักของลำตัวเครื่องบินลง 20% และประหยัดต้นทุนได้ 20% กง ซุยหลี่ เชื่อว่าเทคโนโลยีการเชื่อมด้วยเลเซอร์จะมีบทบาทสำคัญในการเปลี่ยนแปลงและยกระดับอุตสาหกรรมการผลิตการบินแบบดั้งเดิมของจีน เขาจึงยื่นขอโครงการวิจัยเบื้องต้นที่เกี่ยวข้องหลายโครงการ จัดตั้งทีมวิจัย และเป็นผู้นำในการนำเทคโนโลยี "การเชื่อมด้วยเลเซอร์ลำแสงคู่" เข้าสู่โครงการวิจัยในประเทศจีน ตั้งแต่เริ่มต้น เขาได้วางแผนที่จะนำเทคโนโลยีนี้ไปใช้ในการผลิตเครื่องบิน ทีมผู้เชี่ยวชาญชาวจีนได้รายงานเทคโนโลยีเบื้องต้นให้กับสถาบันออกแบบเครื่องบิน และส่งเสริมข้อดีและความเป็นไปได้ของการเชื่อมด้วยเลเซอร์ลำแสงคู่ หลังจากการตรวจสอบและประเมินผลหลายครั้ง สถาบันออกแบบได้ตัดสินใจที่จะนำเทคโนโลยีนี้ไปใช้ในการผลิตแผงผนังแบบมีร่องสำหรับเครื่องบินลำหนึ่ง ซึ่งบรรลุเป้าหมายเริ่มต้นของการนำเทคโนโลยี "การเชื่อมด้วยเลเซอร์ลำแสงคู่" ไปใช้ในการผลิตเครื่องบิน บริษัทได้ก้าวข้ามขีดจำกัดด้านเทคโนโลยีที่สำคัญ เช่น การควบคุมความแม่นยำของลวดเชื่อมเลเซอร์สำหรับโลหะผสมน้ำหนักเบา พัฒนาอุปกรณ์เชื่อมลวดเชื่อมเลเซอร์แบบไฮบริดสองลำแสงที่ผสานรวมและล้ำสมัย สร้างแพลตฟอร์มการเชื่อมลวดเชื่อมเลเซอร์สองลำแสงกำลังสูงแห่งแรกของจีน ประสบความสำเร็จในการเชื่อมแบบซิงโครนัสสองลำแสงและสองด้านของข้อต่อรูปตัว T ในโครงสร้างผนังบางขนาดใหญ่ และประสบความสำเร็จในการนำไปใช้ในการผลิตชิ้นส่วนโครงสร้างที่สำคัญของแผงผนังซี่โครงสำหรับเครื่องบินเป็นครั้งแรก ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาเครื่องบินรุ่นใหม่ของจีน ในปี 2546 อุปกรณ์เชื่อมแผ่นโลหะแบบออนไลน์ขนาดใหญ่ชุดแรกในประเทศที่ผลิตโดย HG Laser ผ่านการทดสอบแบบออฟไลน์ อุปกรณ์นี้ผสานรวมการตัดด้วยเลเซอร์ การเชื่อม และการอบชุบความร้อน ทำให้ HG Laser เป็นหนึ่งในสี่ของบริษัททั่วโลกที่สามารถผลิตอุปกรณ์ดังกล่าวได้ ในปี 2547 โครงการ “เทคโนโลยีและอุปกรณ์การตัด การเชื่อม และการประมวลผลแบบผสมผสานด้วยเลเซอร์กำลังสูง” โดย HG Laser Farley Laserlab ได้รับรางวัลความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติอันดับสอง ทำให้เป็นบริษัทเลเซอร์เพียงแห่งเดียวในประเทศจีนที่มีศักยภาพด้านการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีและอุปกรณ์นี้ ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมเลเซอร์ ตลาดจึงมีความต้องการเทคโนโลยีการประมวลผลด้วยเลเซอร์ที่สูงขึ้น เทคโนโลยีเลเซอร์ค่อยๆ เปลี่ยนจากการใช้งานแบบเดียวไปสู่การใช้งานที่หลากหลาย ในแง่ของการประมวลผลด้วยเลเซอร์นั้น ไม่ได้จำกัดอยู่แค่การตัดหรือการเชื่อมเพียงอย่างเดียวอีกต่อไป ความต้องการของตลาดสำหรับอุปกรณ์การประมวลผลด้วยเลเซอร์แบบครบวงจรที่รวมการตัดและการเชื่อมเข้าด้วยกันกำลังเพิ่มขึ้น ดังนั้นอุปกรณ์ตัดและเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบครบวงจรจึงเกิดขึ้น HG Laser Farley Laserlab ได้พัฒนาเครื่องตัดและเชื่อมแบบครบวงจร Walc9030 ซึ่งมีขนาดใหญ่พิเศษ 9×3 เมตร ซึ่งปัจจุบันเป็นอุปกรณ์ตัดและเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบครบวงจรขนาดใหญ่ที่สุดในโลก Walc9030 เป็นอุปกรณ์ตัดและเชื่อมขนาดใหญ่ที่รวมการทำงานต่างๆ เข้าด้วยกันฟังก์ชันการตัดด้วยเลเซอร์และการเชื่อมด้วยเลเซอร์เครื่องนี้มาพร้อมกับหัวตัดและหัวเชื่อมแบบมืออาชีพ โดยหัวประมวลผลทั้งสองใช้ลำแสงร่วมกัน เทคโนโลยีควบคุมเชิงตัวเลขช่วยให้มั่นใจได้ว่าหัวตัดและหัวเชื่อมจะไม่รบกวนซึ่งกันและกัน อุปกรณ์นี้สามารถดำเนินการสองกระบวนการที่ต้องใช้การตัดและการเชื่อมพร้อมกันได้ สามารถสลับระหว่างการตัดก่อนแล้วเชื่อม หรือการเชื่อมก่อนแล้วตัดได้อย่างอิสระ ทำให้สามารถใช้งานทั้งการตัดและการเชื่อมด้วยเลเซอร์ได้ในเครื่องเดียวโดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์เพิ่มเติม ซึ่งช่วยประหยัดต้นทุนอุปกรณ์สำหรับผู้ผลิต ปรับปรุงประสิทธิภาพและขอบเขตการทำงาน นอกจากนี้ เนื่องจากการรวมการตัดและการเชื่อมเข้าด้วยกัน ความแม่นยำในการประมวลผลจึงได้รับการรับประกันอย่างเต็มที่ และประสิทธิภาพของอุปกรณ์ก็มีประสิทธิภาพและเสถียร ยิ่งไปกว่านั้น ยังได้เอาชนะความยากลำบากของการเสียรูปจากความร้อนของแผ่นโลหะในระหว่างการเชื่อมแผ่นโลหะขนาดใหญ่พิเศษ และการสร้างเส้นทางแสงที่ยาวเป็นพิเศษได้อย่างเสถียร สามารถเชื่อมแผ่นโลหะแบนสองแผ่นที่มีความยาว 6 เมตรและความกว้าง 1.5 เมตรได้พร้อมกัน และพื้นผิวที่เชื่อมจะเรียบและแบนโดยไม่ต้องผ่านกระบวนการเพิ่มเติมหลังการเชื่อม ในขณะเดียวกัน เครื่องจักรนี้สามารถตัดแผ่นโลหะที่มีความกว้าง 3 เมตร ความยาวมากกว่า 6 เมตร และความหนาน้อยกว่า 20 มิลลิเมตรได้ในกระบวนการขึ้นรูปเดียวโดยไม่ต้องจัดตำแหน่งเพิ่มเติม สถาบันวิจัยระบบอัตโนมัติเสิ่นหยาง สังกัดสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งประเทศจีน ได้ร่วมมือกับบริษัท IHI Corporation (ประเทศญี่ปุ่น) โดยดำเนินตามยุทธศาสตร์การพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของประเทศที่ว่า “การนำเข้า การย่อย การดูดซับ และการสร้างสรรค์นวัตกรรมใหม่” ทำให้สามารถเอาชนะอุปสรรคทางเทคโนโลยีที่สำคัญหลายประการได้การเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบสั่งทำพิเศษในเดือนกันยายน พ.ศ. 2549 บริษัทได้พัฒนาสายการผลิตการเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบครบวงจรชุดแรกของจีน และประสบความสำเร็จในการพัฒนาระบบเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบหุ่นยนต์ ซึ่งสามารถเชื่อมด้วยเลเซอร์บนระนาบและเส้นโค้งได้ ในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2556 ผู้เชี่ยวชาญด้านการเชื่อมชาวจีนได้รับรางวัล Brook Award ซึ่งเป็นรางวัลทางวิชาการสูงสุดในสาขาการเชื่อม สถาบันการเชื่อม (TWI, สหราชอาณาจักร) เสนอชื่อและคัดเลือกผู้เข้ารับรางวัลทุกปีจากหน่วยงานสมาชิกกว่า 4,000 แห่งในกว่า 120 ประเทศ และมอบรางวัลนี้ให้แก่ผู้เชี่ยวชาญหนึ่งท่านเพื่อเป็นการยกย่องผลงานอันโดดเด่นในด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีการเชื่อมหรือการต่อวัสดุและการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรม รางวัลนี้ไม่เพียงแต่เป็นการยกย่อง Gong Shuili และทีมงานของเขาเท่านั้น แต่ยังเป็นการยืนยันบทบาทของ AVIC ในการส่งเสริมความก้าวหน้าของเทคโนโลยีการต่อวัสดุอีกด้วย

## พารามิเตอร์โครงสร้าง

### อุปกรณ์การทำงาน ประกอบด้วยออสซิลเลเตอร์เชิงแสงและตัวกลางที่วางอยู่ระหว่างกระจกที่ปลายทั้งสองข้างของโพรงออสซิลเลเตอร์ เมื่อตัวกลางถูกกระตุ้นให้มีพลังงานสูง มันจะเริ่มสร้างคลื่นแสงที่มีเฟสตรงกัน ซึ่งสะท้อนไปมาระหว่างกระจกที่ปลายทั้งสองข้าง ก่อให้เกิดปรากฏการณ์การเชื่อมต่อแบบโฟโตอิเล็กทริก ปรากฏการณ์นี้จะขยายคลื่นแสง และเมื่อได้รับพลังงานเพียงพอ เลเซอร์ก็จะถูกปล่อยออกมา เลเซอร์ยังสามารถนิยามได้ว่าเป็นอุปกรณ์ที่แปลงแหล่งพลังงานหลัก เช่น พลังงานไฟฟ้า พลังงานเคมี พลังงานความร้อน พลังงานแสง หรือพลังงานนิวเคลียร์ ให้เป็นลำแสงรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่แสงเฉพาะ (แสงอัลตราไวโอเลต แสงที่มองเห็นได้ หรือแสงอินฟราเรด) การแปลงนี้สามารถทำได้ง่ายในตัวกลางที่เป็นของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซบางชนิด เมื่อตัวกลางเหล่านี้ถูกกระตุ้นในรูปของอะตอมหรือโมเลกุล พวกมันจะสร้างลำแสงที่มีเฟสเกือบเหมือนกันและมีความยาวคลื่นเกือบเดียว—เลเซอร์ เนื่องจากคุณสมบัติเฟสตรงกันและความยาวคลื่นเดียว มุมการกระจายแสงจึงเล็กมาก และสามารถส่งผ่านได้ในระยะทางไกลก่อนที่จะถูกรวมแสงให้มีความเข้มข้นสูงเพื่อใช้ในงานต่างๆ เช่น การเชื่อม การตัด และการอบชุบด้วยความร้อน ### การจำแนกประเภทของเลเซอร์ เลเซอร์ที่ใช้ในการเชื่อมมีอยู่หลักๆ สองประเภท ได้แก่ เลเซอร์ CO₂ และเลเซอร์ Nd:YAG ทั้งเลเซอร์ CO₂ และเลเซอร์ Nd:YAG เป็นแสงอินฟราเรดที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่า ลำแสงที่สร้างโดยเลเซอร์ Nd:YAG ส่วนใหญ่เป็นแสงอินฟราเรดใกล้ที่มีความยาวคลื่น 1.06 ไมโครเมตร ตัวนำความร้อนมีอัตราการดูดซับแสงที่มีความยาวคลื่นนี้ค่อนข้างสูง และสำหรับโลหะส่วนใหญ่ ค่าการสะท้อนแสงอยู่ที่ 20%-30% ลำแสงอินฟราเรดใกล้สามารถโฟกัสให้มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.25 มม. ได้โดยใช้เลนส์ออปติคอลมาตรฐาน ลำแสงของเลเซอร์ CO₂ เป็นแสงอินฟราเรดไกลที่มีความยาวคลื่น 10.6 ไมโครเมตร โลหะส่วนใหญ่มีค่าการสะท้อนแสง 80%-90% สำหรับแสงประเภทนี้ ดังนั้นจึงต้องใช้เลนส์ออปติคอลพิเศษเพื่อโฟกัสลำแสงให้มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.75-1.0 มม. กำลังของเลเซอร์ Nd:YAG โดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 4,000-6,000 วัตต์ และกำลังสูงสุดในปัจจุบันได้ถึง 10,000 วัตต์ ในทางตรงกันข้าม กำลังของเลเซอร์ CO₂ สามารถสูงถึง 20,000 วัตต์หรือสูงกว่านั้นได้ เลเซอร์ CO₂ กำลังสูงแก้ปัญหาการสะท้อนแสงสูงด้วยปรากฏการณ์คีย์โฮล เมื่อพื้นผิววัสดุที่ถูกฉายแสงละลาย จะเกิดเป็นคีย์โฮลขึ้น คีย์โฮลที่เต็มไปด้วยไอระเหยนี้เปรียบเสมือนวัตถุดำ ซึ่งดูดซับพลังงานของแสงที่ตกกระทบเกือบทั้งหมด อุณหภูมิสมดุลภายในคีย์โฮลจะสูงถึงประมาณ 25,000°C และค่าการสะท้อนแสงจะลดลงอย่างรวดเร็วภายในไม่กี่ไมโครวินาที แม้ว่าการพัฒนาเลเซอร์ CO₂ ยังคงมุ่งเน้นไปที่การพัฒนาอุปกรณ์และการวิจัย แต่ก็ไม่ได้เน้นที่การเพิ่มกำลังเอาต์พุตสูงสุดอีกต่อไป แต่เน้นที่การปรับปรุงคุณภาพลำแสงและประสิทธิภาพการโฟกัส นอกจากนี้ เมื่อใช้ก๊าซอาร์กอนเป็นก๊าซปกคลุมสำหรับการเชื่อมเลเซอร์ CO₂ ที่มีกำลังสูงกว่า 10 กิโลวัตต์ มักจะทำให้เกิดพลาสมาที่รุนแรง ซึ่งลดความลึกของการทะลุทะลวง ดังนั้น ฮีเลียมซึ่งไม่ก่อให้เกิดพลาสมา จึงมักถูกใช้เป็นก๊าซปกคลุมสำหรับการเชื่อมเลเซอร์ CO₂ กำลังสูง การประยุกต์ใช้เลเซอร์ไดโอดแบบผสมเพื่อกระตุ้นผลึก Nd:YAG กำลังสูงเป็นหัวข้อการวิจัยและพัฒนาที่สำคัญ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงคุณภาพของลำแสงเลเซอร์และสร้างกระบวนการเลเซอร์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น การใช้ไดโอดแบบเรียงแถวโดยตรงเพื่อกระตุ้นและสร้างเลเซอร์ในย่านอินฟราเรดใกล้ได้บรรลุผลลัพธ์กำลังเฉลี่ย 1 กิโลวัตต์และประสิทธิภาพการแปลงพลังงานแสงเป็นไฟฟ้าเกือบ 50% ไดโอดยังมีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่า (10,000 ชั่วโมง) ซึ่งช่วยลดต้นทุนการบำรุงรักษาอุปกรณ์เลเซอร์ การพัฒนาอุปกรณ์เลเซอร์โซลิดสเตทแบบใช้ไดโอดเป็นแหล่งกำเนิดแสง (DPSSL) ก็กำลังก้าวหน้าไปเช่นกัน