调Q技术与MOPA技术在#光纤激光器中的区别
目前市场上用于激光打标的脉冲光纤激光器类型主要有调Q技术和MOPA技术。主振荡器,主振荡器的功率放大器
能力
放大器)激光器是指激光振荡器和放大器级联的激光器结构。在工业上,MOPA激光器是指由电脉冲驱动的半导体激光种子源和光纤放大器组成的独特且更“智能”的纳秒脉冲光纤激光器。其“智能”主要体现在独立可调的输出脉宽(2 ns-500 ns不等),重复频率可高达MHz。调Q光纤激光器的种子源结构是在光纤振荡腔中插入一个损耗调制器,对谐振腔中的光损耗进行周期性调制,产生一定脉宽的纳秒脉冲输出。对于这个经常困扰大家的问题,我们将从激光器内部结构、输出光学参数、应用场景三个方面做一个简单的分析。
#激光器的内部结构
MOPA光纤激光器与调Q光纤激光器内部结构的差异主要在于脉冲种子光信号的产生方式不同。MOPA光纤激光器的脉冲种子光信号是用电脉冲驱动半导体激光器芯片产生的,即输出的光信号是由驱动电信号调制的,因此在产生不同的脉冲参数(脉宽、重复频率、脉冲波形、功率等)时具有很大的灵活性。).调Q光纤激光器的脉冲种子光信号通过周期性增加或减少谐振腔内的光损耗产生脉冲光输出,结构简单,价格更具优势。然而,由于Q开关器件的影响,脉冲参数在一定程度上受到限制。
MOPA光纤激光器和调Q光纤激光器的内部结构原理示意图如下:
MOPA和Q开关光纤激光器结构原理示意图
#输出光学参数
MOPA光纤激光器的输出脉宽可以独立调节。MOPA光纤激光器的脉冲宽度具有任何可调谐性(范围从2 ns到500
ns).脉冲宽度越窄,热影响区越小,加工精度越高。调Q光纤激光器的输出脉宽是不可调的,输出脉宽一般在80 ns-140 ns之间是恒定的。主振荡功率放大器
光纤激光器具有更宽的重复频率范围。
MOPA激光器的重复率可以达到MHz的高频输出。高重复率意味着高加工效率,MOPA在高重复率条件下仍能保持高峰值功率特性。调Q光纤激光器受调Q开关工作条件的限制,输出频率范围较窄,高频只能达到~ 100。
千赫.
MOPA光纤激光器与调Q光纤激光器的光学参数比较
#应用场景
MOPA光纤激光器参数调节范围广,不仅可以覆盖常规纳秒激光的加工应用,还可以利用其独特的窄脉宽。
以实现一些独特的精密加工应用。例如:
氧化铝薄板表面剥除应用
现在的电子产品越来越薄,很多手机、平板、电脑都采用了薄氧化铝作为产品外壳。用调Q激光在薄铝板上标记导电位时,容易造成材料变形和背面‘凸包’,直接影响美观。采用脉宽更小的MOPA激光参数,材质不易变形,底纹更加细腻明亮。这是因为MOPA激光采用较小的脉宽参数,使激光在材料中停留的时间更短,有足够的能量去除阳极层,所以MOPA激光是薄氧化铝板表面剥离阳极的加工的较好选择。
阳极氧化铝打黑应用
激光用于在阳极氧化铝材料表面标记黑色商标、型号和字符。近两年来,该应用逐渐被苹果、华为、中兴、联想、魅族等电子厂商广泛使用,在电子产品的外壳上标注黑色标记和型号。对于这种应用,目前只有MOPA激光可以加工。因为MOPA激光具有宽范围的脉冲宽度和脉冲频率调节,使用窄脉冲宽度和高频率参数可以在m上标记黑色的效果
彩色激光打标
彩色激光打标是一种新的激光标记技术。目前只有MOPA激光可以在不锈钢、铬、钛等金属材料上标记彩色图案。在不锈钢上
材料着色时,可以通过调节激光束来改变材料表层的颜色变化,从而获得不同的装饰效果。对于不锈钢制品行业,可以添加标记图案的颜色,随意编辑各种文字图案,方便易操作:环保无污染;打标速度快可以大大提高不锈钢产品的附加值,增强不锈钢产品的市场竞争力。增加产品的附加值。
//p26.toutiaoimg.com/large/pgc-image/99068a87828840bab1a80f6dbcd80b33' />电子、半导体、ITO精密加工应用
在电子、半导体以及ITO等精密加工中,很多时候需要用到精细的划线应用。调Q激光器由于它的本身架构原因,无法调节脉宽参数,所以划的线难以做到精细。而MOPA激光器由于可以灵活的调节脉宽、频率参数,不仅可以使得划的线精细,而且边缘显得平滑不会粗糙。
总的来说,MOPA光纤激光器脉宽和频率独立可调,且调节参数范围大,因此加工精细,热效应低,在氧化铝薄板标刻、阳极氧化铝打黑、不锈钢打彩等方面优势突出,可以实现调Q光纤激光器所不能达到的效果。而调Q光纤激光器特点在于标刻力度较强,在金属的深雕加工中有一定的优势,但标刻效果较为粗糙。在常见的标刻应用领域中,MOPA脉冲光纤激光器与调Q光纤激光器相比较,其主要特点如下表所示。用户可根据对标刻材料和效果的实际需要,正确选用合适的激光器。
应用名称
调Q激光器
MOPA激光器
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氧化铝薄板表面剥除
基材易变形、形成凸包、底纹粗糙
采用小脉宽、热残留小、基材不变形,底纹细腻亮白
阳极氧化铝打黑
仅可有限度的质量打灰
通过广域的参数设置,可以打标出不同深浅的打灰打黑黑处理
金属深雕
力度大、适合深雕、底纹粗糙
雕刻深度较弱、但底纹细腻、锥度小、可做亮白处理
不锈钢打色彩
需要离焦,效果较难调
可通过调节脉宽和频率组合打出各种色彩
ABS等塑料加工
效果易发黄,手感重、速度快
无手感,不易发黄、加工细腻
透光塑料按键剥漆
较难清除干净
易于清除干净、边缘轮廓清晰、透光性更好、效率高
PCB板标刻条形码、二维码
单脉冲能量高、但环氧树脂对激光能量比较敏感
采用小脉宽、中等频率、条码、二维码更清晰、不易去除且容易扫描
# MOPA激光打标机的性能特点
MOPA激光打标机(铝打黑激光打标机,彩色激光打标机)属于激光打标机类别,MOPA激光打标机采用直接电调制半导体激光器作为种子源(MOPA)方案的光纤激光器,与调Q光纤激光器相比,MOPA
光纤激光器脉冲频率和脉冲宽度是独立可控的,通过两项激光参数调整搭配,经高速扫描振镜系统可实现恒定的高峰值功率输出以及能适用于更广泛的标刻基材。具有高质量的激光束,使用成本低廉,十万小时免维护,适用于氧化铝打黑、304不锈钢打彩、剥阳极、剥涂层、半导体及电子行业、塑料以及其他敏感材料打标和PVC塑料管材行业,标记出来的图案字体环保符合ROHS标准。
相比较一般的激光打标机,MOPA激光打标机M1的脉宽4-200ns,M6的脉宽2-200ns。普通激光打标机的脉宽是118-126ns,由此可以看出MOPA激光打标机的脉宽可调节的范围更广,因此也就理解为什么有些产品普通光纤激光打标机打不出的效果,但是MOPA的激光打标机可以做到。
不过,很多客户在采购MOPA激光打标机时,期望它的加工速度和普通光纤激光打标机一样,但这显然事与愿违。这两种技术是不同的,当雕刻彩色效果时,机器需要在高频下以最小的阴影效果进行标记,这使得雕刻的分辨率高,但同时雕刻速度相对缓慢许多。此外,在金属深度雕刻上,MOPA激光打标机可能没有优势,因为单脉冲能量上没有优势,但是效果细腻方面来说又比一般的激光打标机好上一大截。所以,客户在选择购买MOPA激光打标机前,需要先了解这类激光打标机的优缺点。
MOPA激光打标机适用于金属及非金属材料的精细标刻工艺,如数码产品部件激光刻黑、手机后盖、IPAD、铝打黑、手机按键、塑胶透光按键、电子元器件、集成电路(IC)、电工电器、通讯产品、卫浴洁具、工具配件、刀具、眼镜钟表、珠宝首饰、汽车配件、箱包饰扣、炊具
、不锈钢制品等诸多行业。