Negli ultimi anni, l'applicazione dei laser a fibra pulsata nel campo della marcatura laser si è sviluppata rapidamente, tra cui sono state molto estese le applicazioni nei settori dei prodotti elettronici 3C, dei macchinari, degli alimenti, degli imballaggi, ecc.
Attualmente, i tipi di laser a fibra pulsata utilizzati nella marcatura laser sul mercato includono principalmente la tecnologia Q-switched e la tecnologia MOPA.Il laser MOPA (Master Oscillator Power-Amplifier) si riferisce a una struttura laser in cui sono collegati in cascata un oscillatore laser e un amplificatore.Nel settore, il laser MOPA si riferisce a un laser a fibra a impulsi di nanosecondi unico e più "intelligente" composto da una sorgente di semi laser a semiconduttore azionata da impulsi elettrici e da un amplificatore a fibra.La sua "intelligenza" si riflette principalmente nella larghezza dell'impulso di uscita è regolabile in modo indipendente (intervallo 2ns-500ns) e la frequenza di ripetizione può raggiungere i megahertz.La struttura della sorgente seme del laser a fibra Q-switched consiste nell'inserire un modulatore di perdita nella cavità dell'oscillatore in fibra, che genera un'uscita di luce a impulsi di nanosecondi con una certa larghezza di impulso modulando periodicamente la perdita ottica nella cavità.
La struttura interna del laser
La differenza della struttura interna tra il laser a fibra MOPA e il laser a fibra Q-switched risiede principalmente nei diversi metodi di generazione del segnale luminoso del seme di impulso.Il segnale ottico del seme di impulso laser in fibra MOPA è generato dal chip laser a semiconduttore che guida l'impulso elettrico, ovvero il segnale ottico di uscita è modulato dal segnale elettrico di guida, quindi è molto forte per generare diversi parametri di impulso (ampiezza dell'impulso, frequenza di ripetizione , forma d'onda dell'impulso e potenza, ecc.) Flessibilità.Il segnale ottico pulse seed del laser a fibra Q-switched genera emissione di luce pulsata aumentando o riducendo periodicamente la perdita ottica nella cavità risonante, con una struttura semplice e un vantaggio di prezzo.Tuttavia, a causa dell'influenza dei dispositivi Q-switching, i parametri degli impulsi hanno alcune limitazioni.
Parametri ottici di uscita
L'ampiezza dell'impulso di uscita del laser in fibra MOPA è regolabile in modo indipendente.L'ampiezza dell'impulso del laser a fibra MOPA ha qualsiasi sintonizzabilità (intervallo 2ns ~ 500 ns).Minore è l'ampiezza dell'impulso, minore è la zona interessata dal calore e si può ottenere una maggiore precisione di elaborazione.L'ampiezza dell'impulso di uscita del laser a fibra Q-switched non è regolabile e l'ampiezza dell'impulso è generalmente costante a un certo valore fisso compreso tra 80 ns e 140 ns.Il laser a fibra MOPA ha una gamma di frequenza di ripetizione più ampia.La ri-frequenza del laser MOPA può raggiungere l'uscita ad alta frequenza di MHz.Un'elevata frequenza di ripetizione significa un'elevata efficienza di elaborazione e MOPA può comunque mantenere elevate caratteristiche di potenza di picco in condizioni di alta frequenza di ripetizione.Il laser a fibra Q-switched è limitato dalle condizioni di lavoro dell'interruttore Q, quindi l'intervallo di frequenza di uscita è ristretto e l'alta frequenza può raggiungere solo ~ 100 kHz.
Scenario applicativo
Il laser a fibra MOPA ha un'ampia gamma di regolazione dei parametri.Pertanto, oltre a coprire le applicazioni di elaborazione dei laser a nanosecondi convenzionali, può anche utilizzare la sua esclusiva larghezza di impulso ridotta, l'elevata frequenza di ripetizione e l'elevata potenza di picco per ottenere alcune applicazioni di elaborazione di precisione uniche.ad esempio:
1.Applicazione della rimozione superficiale del foglio di ossido di alluminio
I prodotti elettronici di oggi stanno diventando sempre più sottili e leggeri.Molti telefoni cellulari, tablet e computer utilizzano ossido di alluminio sottile e leggero come guscio del prodotto.Quando si utilizza un laser Q-switched per contrassegnare posizioni conduttive su una sottile lastra di alluminio, è facile causare la deformazione del materiale, con conseguenti "scafi convessi" sul retro, che incidono direttamente sull'estetica dell'aspetto.L'uso dei parametri di ampiezza dell'impulso più piccoli del laser MOPA può rendere il materiale non facile da deformare e l'ombreggiatura è più delicata e luminosa.Questo perché il laser MOPA utilizza un piccolo parametro di larghezza dell'impulso per rendere più breve la permanenza del laser sul materiale e ha un'energia sufficientemente elevata per rimuovere lo strato anodico, quindi per l'elaborazione dello stripping dell'anodo sulla superficie del sottile ossido di alluminio piastra, i laser MOPA sono una scelta migliore.
2. Applicazione di annerimento dell'alluminio anodizzato
Utilizzando i laser per contrassegnare marchi neri, modelli, testi, ecc. Sulla superficie di materiali in alluminio anodizzato, invece della tradizionale tecnologia a getto d'inchiostro e serigrafia, è stato ampiamente utilizzato sui gusci dei prodotti elettronici digitali.
Poiché il laser a fibra pulsata MOPA ha un ampio intervallo di regolazione dell'ampiezza dell'impulso e della frequenza di ripetizione, l'uso di parametri di ampiezza dell'impulso e alta frequenza ristretti può contrassegnare la superficie del materiale con un effetto nero.Diverse combinazioni di parametri possono anche contrassegnare diversi livelli di grigio.effetto.
Pertanto, ha una maggiore selettività per gli effetti di processo di diversi livelli di oscurità e sensibilità della mano, ed è la fonte di luce preferita per annerire l'alluminio anodizzato sul mercato.La marcatura viene eseguita in due modalità: modalità punto e potenza del punto regolata.Regolando la densità dei punti, è possibile simulare diversi effetti in scala di grigi e foto personalizzate e oggetti artigianali personalizzati possono essere contrassegnati sulla superficie del materiale in alluminio anodizzato.
3. Marcatura laser a colori
Nell'applicazione del colore dell'acciaio inossidabile, il laser deve lavorare con larghezze di impulso piccole e medie e alte frequenze.Il cambiamento di colore è principalmente influenzato dalla frequenza e dalla potenza.La differenza di questi colori è principalmente influenzata dall'energia del singolo impulso del laser stesso e dalla velocità di sovrapposizione del suo punto sul materiale.Poiché l'ampiezza e la frequenza dell'impulso del laser MOPA sono regolabili in modo indipendente, la regolazione di uno di essi non influirà sugli altri parametri.Cooperano tra loro per ottenere una varietà di possibilità, che non possono essere raggiunte da un laser Q-switched.Nelle applicazioni pratiche, regolando l'ampiezza dell'impulso, la frequenza, la potenza, la velocità, il metodo di riempimento, la spaziatura di riempimento e altri parametri, permutando e combinando diversi parametri, è possibile contrassegnare più effetti cromatici, colori ricchi e delicati.Su stoviglie in acciaio inossidabile, attrezzature mediche e artigianato, è possibile contrassegnare splendidi loghi o motivi per riprodurre un bellissimo effetto decorativo.
In generale, l'ampiezza e la frequenza dell'impulso del laser a fibra MOPA sono regolabili in modo indipendente e la gamma dei parametri di regolazione è ampia, quindi l'elaborazione va bene, l'effetto termico è basso e presenta vantaggi eccezionali nella marcatura di fogli di ossido di alluminio, alluminio anodizzato annerimento e colorazione dell'acciaio inossidabile.Realizza l'effetto che il laser a fibra Q-switched non può ottenere Il laser a fibra Q-switched è caratterizzato da un forte potere di marcatura, che presenta alcuni vantaggi nell'incisione profonda dei metalli, ma l'effetto di marcatura è relativamente ruvido.Nelle comuni applicazioni di marcatura, i laser a fibra pulsata MOPA vengono confrontati con i laser a fibra Q-switched e le loro caratteristiche principali sono mostrate nella tabella seguente.Gli utenti possono scegliere il laser giusto in base alle effettive esigenze di marcatura di materiali ed effetti.
La larghezza e la frequenza dell'impulso laser in fibra MOPA sono regolabili in modo indipendente e la gamma dei parametri di regolazione è ampia, quindi l'elaborazione va bene, l'effetto termico è basso e presenta vantaggi eccezionali nella marcatura del foglio di ossido di alluminio, annerimento dell'alluminio anodizzato, colorazione dell'acciaio inossidabile, e saldatura di lamiere.L'effetto che il laser a fibra Q-switched non può ottenere.Il laser a fibra Q-switched è caratterizzato da un forte potere di marcatura, che presenta alcuni vantaggi nell'incisione profonda dei metalli, ma l'effetto di marcatura è relativamente ruvido.
In generale, i laser in fibra MOPA possono quasi sostituire i laser in fibra Q-switched nelle applicazioni di marcatura e saldatura laser di fascia alta.In futuro, lo sviluppo dei laser in fibra MOPA prenderà la direzione di larghezze di impulso più strette e frequenze più elevate e, allo stesso tempo, procederà verso una potenza e un'energia più elevate, continuando a soddisfare i nuovi requisiti della lavorazione fine dei materiali laser e continuando a sviluppare come laser derusting e lidar.E altre nuove aree di applicazione.
Tempo di pubblicazione: 18-lug-2021
