V zadnjih letih se je uporaba impulznih vlaknenih laserjev na področju laserskega označevanja hitro razvila, med katerimi so zelo obsežne aplikacije na področjih elektronskih 3C izdelkov, strojev, hrane, embalaže itd.
Trenutno vrste laserjev z impulznimi vlakni, ki se uporabljajo pri laserskem označevanju na trgu, vključujejo predvsem tehnologijo Q-preklopa in tehnologijo MOPA.MOPA (Master Oscillator Power-Amplifier) laser se nanaša na lasersko strukturo, v kateri sta laserski oscilator in ojačevalnik kaskadno povezana.V industriji se laser MOPA nanaša na edinstven in bolj »inteligenten« nanosekundni impulzni laser z vlakni, sestavljen iz polprevodniškega laserskega izvora, ki ga poganjajo električni impulzi, in ojačevalnika vlaken.Njegova "inteligenca" se odraža predvsem v tem, da je širina izhodnega impulza neodvisno nastavljiva (razpon 2ns-500ns), frekvenca ponavljanja pa je lahko visoka tudi do megahercev.Struktura začetnega vira optičnega laserja s preklopom Q je vstavitev modulatorja izgube v votlino optičnega oscilatorja, ki ustvari nanosekundni pulzni izhod svetlobe z določeno širino pulza s periodičnim moduliranjem optične izgube v votlini.
Notranja zgradba laserja
Razlika v notranji strukturi med optičnim laserjem MOPA in optičnim laserjem s preklopom Q je predvsem v različnih metodah generiranja svetlobnega signala impulznega semena.Optični signal semena laserskega impulza iz vlaken MOPA ustvari polprevodniški laserski čip, ki poganja električni impulz, kar pomeni, da je izhodni optični signal moduliran z pogonskim električnim signalom, zato je zelo močan za ustvarjanje različnih parametrov impulza (širina impulza, frekvenca ponavljanja , valovna oblika in moč impulza itd.) Prilagodljivost.Optični signal impulznega semena optičnega laserja s preklopom Q ustvarja pulzno svetlobno moč z občasnim povečevanjem ali zmanjševanjem optične izgube v resonančni votlini s preprosto strukturo in ugodno ceno.Vendar pa imajo zaradi vpliva Q-preklopnih naprav parametri impulza določene omejitve.
Izhodni optični parametri
Širina izhodnega impulza laserja z vlakni MOPA je neodvisno nastavljiva.Širina impulza optičnega laserja MOPA je nastavljiva (razpon 2 ns～500 ns).Čim ožja je širina impulza, tem manjša je toplotno prizadeta cona in večja je lahko natančnost obdelave.Širina izhodnega impulza optičnega laserja s preklopom Q ni nastavljiva, širina impulza pa je na splošno konstantna pri določeni fiksni vrednosti med 80 ns in 140 ns.Fiber laser MOPA ima širši frekvenčni razpon ponavljanja.Ponovna frekvenca laserja MOPA lahko doseže visokofrekvenčni izhod MHz.Visoka frekvenca ponavljanja pomeni visoko učinkovitost obdelave in MOPA lahko še vedno ohranja visoke karakteristike konične moči v pogojih visoke frekvence ponavljanja.Optični laser s preklopom Q je omejen z delovnimi pogoji stikala Q, zato je območje izhodne frekvence ozko, visoka frekvenca pa lahko doseže le ~100 kHz.
Scenarij uporabe
Fiber laser MOPA ima širok razpon nastavitve parametrov.Zato lahko poleg tega, da pokriva aplikacije obdelave običajnih nanosekundnih laserjev, uporablja tudi svojo edinstveno ozko širino impulza, visoko frekvenco ponavljanja in visoko konično moč, da doseže nekatere edinstvene aplikacije natančne obdelave.kot naprimer:
1. Uporaba površinskega odstranjevanja pločevine iz aluminijevega oksida
Današnji elektronski izdelki postajajo tanjši in lažji.Veliko mobilnih telefonov, tablic in računalnikov uporablja tanek in lahek aluminijev oksid kot lupino izdelka.Pri uporabi laserja s preklopom Q za označevanje prevodnih položajev na tanki aluminijasti plošči je enostavno povzročiti deformacijo materiala, kar povzroči "konveksne lupine" na zadnji strani, kar neposredno vpliva na estetiko videza.Zaradi uporabe manjših parametrov širine impulza laserja MOPA lahko materiala ni enostavno deformirati, senčenje pa je bolj občutljivo in svetlejše.To je zato, ker laser MOPA uporablja majhen parameter širine impulza, da se laser zadrži na materialu krajše, in ima dovolj visoko energijo, da odstrani anodno plast, tako da je za obdelavo odstranjevanja anode na površini tankega aluminijevega oksida ploščo, so laserji MOPA boljša izbira.
2. Aplikacija za črnjenje anodiziranega aluminija
Uporaba laserjev za označevanje črnih blagovnih znamk, modelov, besedil itd. na površini anodiziranih aluminijastih materialov, namesto tradicionalne tehnologije brizgalnih tiskalnikov in sitotiska, se pogosto uporablja na lupinah elektronskih digitalnih izdelkov.
Ker ima impulzni laser z vlakni MOPA široko širino impulza in območje prilagajanja frekvence ponavljanja, lahko uporaba parametrov ozke širine impulza in visokofrekvenčnih parametrov označi površino materiala s črnim učinkom.Različne kombinacije parametrov lahko označujejo tudi različne sivine.učinek.
Zato ima večjo selektivnost za procesne učinke različne črnine in občutka roke ter je prednostni vir svetlobe za črnjenje anodiziranega aluminija na trgu.Označevanje se izvaja v dveh načinih: način pike in prilagojena moč pike.S prilagajanjem gostote pik je mogoče simulirati različne učinke sivin, na površini materiala iz eloksiranega aluminija pa je mogoče označiti prilagojene fotografije in osebne obrti.
3.Barvno lasersko označevanje
Pri uporabi barv iz nerjavečega jekla mora laser delovati z majhnimi in srednjimi širinami impulzov ter visokimi frekvencami.Na spremembo barve vplivata predvsem frekvenca in moč.Na razliko v teh barvah v glavnem vpliva energija posameznega impulza laserja in stopnja prekrivanja njegove točke na materialu.Ker sta širina impulza in frekvenca laserja MOPA neodvisno nastavljivi, prilagoditev enega od njiju ne bo vplivala na druge parametre.Med seboj sodelujejo, da dosežejo različne možnosti, ki jih laser s preklopom Q ne more doseči.V praktičnih aplikacijah lahko s prilagajanjem širine impulza, frekvence, moči, hitrosti, načina polnjenja, razmika med polnjenjem in drugih parametrov, spreminjanjem in kombiniranjem različnih parametrov označite več barvnih učinkov, bogatih in nežnih barv.Na namizni posodi iz nerjavečega jekla, medicinski opremi in ročnih izdelkih je mogoče označiti čudovite logotipe ali vzorce, ki imajo čudovit okrasni učinek.
Na splošno sta širina impulza in frekvenca laserja z vlakni MOPA neodvisno nastavljivi, obseg nastavitvenih parametrov pa je velik, tako da je obdelava v redu, toplotni učinek nizek in ima izjemne prednosti pri označevanju pločevine z aluminijevim oksidom, eloksiranega aluminija črnjenje in barvanje nerjavnega jekla.Zavedajte se učinka, ki ga laser s preklopom Q ne more doseči Za laser s preklopom Q je značilna močna moč označevanja, ki ima določene prednosti pri obdelavi globokega graviranja kovin, vendar je učinek označevanja razmeroma grob.V običajnih aplikacijah za označevanje se laserji z vlakni s impulzom MOPA primerjajo z laserji z vlakni s preklopom Q, njihove glavne značilnosti pa so prikazane v naslednji tabeli.Uporabniki lahko izberejo pravi laser glede na dejanske potrebe označevanja materialov in učinkov.
Širina in frekvenca laserskega impulza z vlakni MOPA sta neodvisno nastavljivi, obseg nastavitvenih parametrov pa je velik, zato je obdelava v redu, toplotni učinek je nizek in ima izjemne prednosti pri označevanju pločevine z aluminijevim oksidom, črnjenju anodiziranega aluminija, barvanju nerjavečega jekla, in varjenje pločevine.Učinek, ki ga Q-switched fiber laser ne more doseči.Za optični laser s preklopom Q je značilna močna moč označevanja, ki ima določene prednosti pri obdelavi kovin z globokim graviranjem, vendar je učinek označevanja relativno grob.
Na splošno lahko laserji z vlakni MOPA skoraj nadomestijo laserje z vlakni s preklopom Q pri laserskem označevanju in varjenju.V prihodnosti se bo razvoj laserjev z vlakni MOPA usmerjal k ožjim širinam impulzov in višjim frekvencam, hkrati pa se bo usmeril k večji moči in višji energiji, še naprej izpolnjeval nove zahteve fine laserske obdelave materialov in še naprej razvoj, kot sta lasersko odstranjevanje rje in lidar.In druga nova področja uporabe.
Čas objave: 18. julij 2021
