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3分钟快速了解mopa光纤激光打标机

2021-06-15 1019 字号:

光纤激光器中调Q技术与MOPA技术的区别

目前市面上应用于激光打标的脉冲光纤激光器类型主要包括有调Q技术和MOPA技术这两种类型。MOPA(主控振荡器的功率放大器 Master  Oscillator Power-Amplifier)激光器是指由激光振荡器与放大器级联的一种激光器结构。而在工业界,MOPA激光器指代由电脉冲驱动的半导体激光种子源和光纤放大器构成的一种独特的,更为“智能化”的纳秒脉冲光纤激光器。其“智能化”主要体现在输出脉冲宽度独立可调(范围可到2ns-500ns),且重复频率可高达兆赫兹。调Q光纤激光器的种子源结构是在光纤振荡腔内插入损耗调制器,通过周期性地调制谐振腔内的光损耗而产生一定脉宽的纳秒脉冲光输出。对于这个常常困扰大家的问题,我们将从激光器内部结构、输出光学参数及应用场景三方面做个简单解析。

激光器内部结构

MOPA光纤激光器和调Q光纤激光器内部结构差异主要在于脉冲种子光信号的产生方式不同。MOPA光纤激光器脉冲种子光信号是由电脉冲驱动半导体激光芯片产生,即通过驱动电信号调制输出光信号,因此对于产生不同的脉冲参数(脉宽、重复频率、脉冲波形以及功率等)有很强的灵活性。调Q光纤激光器的脉冲种子光信号是通过周期性地增大或降低谐振腔内的光损耗而产生脉冲光输出,结构简单,更具有价格优势。但受调Q器件等影响,脉冲参数有一定的限制。

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光纤激光器和调Q光纤激光器的内部结构原理示意图

MOPA和调Q光纤激光器结构原理示意图

输出光学参数

MOPA 光纤 激光器输出脉冲宽度独立可调 。MOPA光纤激光器的脉冲宽度具有任意可调谐性(范围为2ns~500 ns)。脉宽越窄,热影响区域越小,可以得到更高的加工精度。调Q光纤激光器输出脉宽不可调,脉宽一般输出在80 ns~140 ns某一固定值不变。MOPA  光纤激光器重复频率范围更宽。 MOPA激光器重频可达到MHz的高频输出。高重频意味着高加工效率,且MOPA在高重频条件下仍能保持高峰值功率特性。调Q光纤激光因受限于Q开关的工作条件,输出频率区间较窄,高频仅可达到~100 kHz。

MOPA光纤激光器与调Q光纤激光器光学参数对比

MOPA光纤激光器与调Q光纤激光器光学参数对比

应用场景

MOPA光纤激光器参数调节范围广,因此,除了可以覆盖常规的纳秒激光器的加工应用外,还可以利用其特有的  窄脉宽、 高重频、高峰值功率来实现一些独特的精密加工应用。比如:

氧化铝薄板表面剥除应用

现在的的电子产品越做越轻薄,许多的手机、平板、电脑都采用了轻薄的氧化铝作为产品的外壳。使用调Q激光器在薄铝板上打标导电位时,容易导致材料变形,背面产生“凸包”,直接影响了外观的美观性。而采用MOPA激光器较小脉宽的参数,即能使得材料不易变形,底纹也更加细腻亮白。这是由于MOPA激光器使用了小脉宽参数能让激光停留在材料的时间变得更短一些,而且又有足够高的能量可以清除阳极层,所以对于薄氧化铝板表面剥除阳极的加工,MOPA激光器是更佳的选择。

阳极氧化铝打黑应用

使用激光在阳极氧化铝材料表面标刻出黑色的商标、型号、文字等,这种应用在最近两年中逐渐被苹果、华为、中兴、联想、魅族等电子厂商广泛的用于电子产品的外壳上,用于标刻黑色印记的商标、型号等。而对于这类应用,目前都只有MOPA激光器可以对其加工。由于MOPA激光器拥有宽广的脉冲宽度和脉冲频率调节范围,采用窄脉宽、高频率的参数可以在材料表面打标出黑色的效果,通过不同的参数组合还可以打标出不同灰度的效果。

阳极氧化铝打黑应用

彩色激光打标

彩色激光打标是新型的激光打标工艺。目前这项技术暂时只有MOPA激光器在不锈钢、铬、钛等金属材料上打标出彩色图案。在对不锈钢 材料打彩色时,可以通过调整激光束来改变材料的表面层的颜色变化,从而获得色彩不同的装饰效果,对不锈钢制品行业来说,可添加标记图案的色彩,可随心所欲编辑各种文字图案,方便易操作:环保无污染;标记速度快,可大幅面提升不锈钢制品的产品附加值,增强不锈钢制品的市场竞争力。为产品增加附加值。

不锈钢打彩

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。

ito膜激光刻线

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
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。

MOPA激光打标机

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。