En los últimos años, la aplicación de los láseres de fibra pulsada en el campo del marcado láser se ha desarrollado rápidamente, entre las que han sido muy extensas las aplicaciones en los campos de productos electrónicos 3C, maquinaria, alimentación, embalaje, etc.
Actualmente, los tipos de láseres de fibra pulsada utilizados en el marcado láser en el mercado incluyen principalmente tecnología Q-switched y tecnología MOPA.El láser MOPA (Master Oscillator Power-Amplifier) se refiere a una estructura láser en la que un oscilador láser y un amplificador están conectados en cascada.En la industria, el láser MOPA se refiere a un láser de fibra de pulso de nanosegundos único y más "inteligente" compuesto por una fuente de semilla de láser semiconductor impulsada por pulsos eléctricos y un amplificador de fibra.Su "inteligencia" se refleja principalmente en que el ancho del pulso de salida es ajustable de forma independiente (rango 2ns-500ns), y la frecuencia de repetición puede ser tan alta como megahercios.La estructura de la fuente inicial del láser de fibra Q-switched consiste en insertar un modulador de pérdida en la cavidad del oscilador de fibra, que genera una salida de luz de pulso de nanosegundos con un cierto ancho de pulso mediante la modulación periódica de la pérdida óptica en la cavidad.
La estructura interna del láser.
La diferencia de estructura interna entre el láser de fibra MOPA y el láser de fibra Q-switched radica principalmente en los diferentes métodos de generación de la señal de luz de semilla de pulso.La señal óptica de semilla de pulso láser de fibra MOPA es generada por el chip láser semiconductor de conducción de pulso eléctrico, es decir, la señal óptica de salida es modulada por la señal eléctrica de conducción, por lo que es muy fuerte para generar diferentes parámetros de pulso (ancho de pulso, frecuencia de repetición , forma de onda de pulso y potencia, etc.) Flexibilidad.La señal óptica de semilla de pulso del láser de fibra Q-switched genera una salida de luz pulsada aumentando o reduciendo periódicamente la pérdida óptica en la cavidad resonante, con una estructura simple y una ventaja de precio.Sin embargo, debido a la influencia de los dispositivos de conmutación Q, los parámetros de pulso tienen ciertas restricciones.
Parámetros ópticos de salida
El ancho de pulso de salida del láser de fibra MOPA se puede ajustar de forma independiente.El ancho de pulso del láser de fibra MOPA tiene cualquier capacidad de ajuste (rango 2ns~500 ns).Cuanto más estrecho sea el ancho del pulso, más pequeña será la zona afectada por el calor y se podrá obtener una mayor precisión de procesamiento.El ancho de pulso de salida del láser de fibra Q-switched no es ajustable, y el ancho de pulso es generalmente constante en un cierto valor fijo entre 80 ns y 140 ns.El láser de fibra MOPA tiene un rango de frecuencia de repetición más amplio.La frecuencia de repetición del láser MOPA puede alcanzar la salida de alta frecuencia de MHz.Una alta frecuencia de repetición significa una alta eficiencia de procesamiento, y MOPA aún puede mantener características de alta potencia máxima en condiciones de alta frecuencia de repetición.El láser de fibra con conmutación Q está limitado por las condiciones de trabajo del conmutador Q, por lo que el rango de frecuencia de salida es estrecho y la alta frecuencia solo puede alcanzar ~100 kHz.
Escenario de aplicación
El láser de fibra MOPA tiene un amplio rango de ajuste de parámetros.Por lo tanto, además de cubrir las aplicaciones de procesamiento de los láseres de nanosegundos convencionales, también puede usar su exclusivo ancho de pulso estrecho, alta frecuencia de repetición y alta potencia máxima para lograr algunas aplicaciones de procesamiento de precisión únicas.como:
1. Aplicación de decapado superficial de láminas de óxido de aluminio.
Los productos electrónicos de hoy son cada vez más delgados y livianos.Muchos teléfonos móviles, tabletas y computadoras usan óxido de aluminio delgado y liviano como la carcasa del producto.Cuando se usa un láser Q-switched para marcar posiciones conductoras en una placa delgada de aluminio, es fácil causar la deformación del material, lo que da como resultado "cascos convexos" en la parte posterior, lo que afecta directamente la estética de la apariencia.El uso de los parámetros de ancho de pulso más pequeños del láser MOPA puede hacer que el material no se deforme fácilmente y que el sombreado sea más delicado y brillante.Esto se debe a que el láser MOPA utiliza un parámetro de ancho de pulso pequeño para que el láser permanezca más corto en el material, y tiene suficiente energía para eliminar la capa de ánodo, por lo que para el procesamiento de pelar el ánodo en la superficie del óxido de aluminio delgado placa, los láseres MOPA son una mejor opción.
2. Aplicación de ennegrecimiento de aluminio anodizado.
El uso de láseres para marcar marcas comerciales, modelos, textos, etc. en negro en la superficie de materiales de aluminio anodizado, en lugar de la tecnología tradicional de inyección de tinta y serigrafía, se ha utilizado ampliamente en las carcasas de productos electrónicos digitales.
Debido a que el láser de fibra pulsada MOPA tiene un ancho de pulso amplio y un rango de ajuste de frecuencia de repetición, el uso de ancho de pulso estrecho y parámetros de alta frecuencia pueden marcar la superficie del material con un efecto negro.Diferentes combinaciones de parámetros también pueden marcar diferentes niveles de gris.efecto.
Por lo tanto, tiene más selectividad para los efectos del proceso de diferente negrura y sensación al tacto, y es la fuente de luz preferida en el mercado para ennegrecer aluminio anodizado.El marcado se lleva a cabo en dos modos: modo de punto y potencia de punto ajustada.Al ajustar la densidad de los puntos, se pueden simular diferentes efectos de escala de grises y se pueden marcar fotos personalizadas y artesanías personalizadas en la superficie del material de aluminio anodizado.
3. Marcado láser de color
En la aplicación de color de acero inoxidable, se requiere que el láser trabaje con anchos de pulso pequeños y medianos y altas frecuencias.El cambio de color se ve afectado principalmente por la frecuencia y la potencia.La diferencia en estos colores se ve afectada principalmente por la energía de un solo pulso del propio láser y la tasa de superposición de su punto en el material.Debido a que el ancho de pulso y la frecuencia del láser MOPA se pueden ajustar de forma independiente, el ajuste de uno de ellos no afectará a los demás parámetros.Cooperan entre sí para lograr una variedad de posibilidades, que no se pueden lograr con un láser Q-switched.En aplicaciones prácticas, ajustando el ancho del pulso, la frecuencia, la potencia, la velocidad, el método de llenado, el espaciado de llenado y otros parámetros, permutando y combinando diferentes parámetros, puede marcar más efectos de color, colores ricos y delicados.En vajillas de acero inoxidable, equipos médicos y artesanías, se pueden marcar hermosos logotipos o patrones para lograr un hermoso efecto decorativo.
En general, el ancho de pulso y la frecuencia del láser de fibra MOPA se pueden ajustar de forma independiente, y el rango de parámetros de ajuste es amplio, por lo que el procesamiento es correcto, el efecto térmico es bajo y tiene ventajas sobresalientes en el marcado de láminas de óxido de aluminio, aluminio anodizado. ennegrecimiento y coloración de acero inoxidable.Tenga en cuenta el efecto que el láser de fibra Q-Switched no puede lograr El láser de fibra Q-Switched se caracteriza por un fuerte poder de marcado, que tiene ciertas ventajas en el procesamiento de grabado profundo de metales, pero el efecto de marcado es relativamente áspero.En las aplicaciones de marcado comunes, los láseres de fibra pulsada MOPA se comparan con los láseres de fibra Q-switched, y sus características principales se muestran en la siguiente tabla.Los usuarios pueden elegir el láser correcto de acuerdo con las necesidades reales de materiales y efectos de marcado.
El ancho y la frecuencia del pulso del láser de fibra MOPA se pueden ajustar de forma independiente, y el rango de parámetros de ajuste es grande, por lo que el procesamiento está bien, el efecto térmico es bajo y tiene ventajas sobresalientes en el marcado de láminas de óxido de aluminio, ennegrecimiento de aluminio anodizado, coloración de acero inoxidable, y soldadura de chapa.El efecto que el láser de fibra Q-switched no puede lograr.El láser de fibra Q-switched se caracteriza por un fuerte poder de marcado, que tiene ciertas ventajas en el procesamiento de grabado profundo de metales, pero el efecto de marcado es relativamente áspero.
En general, los láseres de fibra MOPA casi pueden reemplazar a los láseres de fibra Q-switched en aplicaciones de marcado y soldadura láser de gama alta.En el futuro, el desarrollo de los láseres de fibra MOPA tomará anchos de pulso más estrechos y frecuencias más altas como dirección y, al mismo tiempo, avanzará hacia una mayor potencia y energía, continuará cumpliendo con los nuevos requisitos del procesamiento fino de materiales láser y continuará Desarrollar tales como eliminación de polvo láser y lidar.Y otras nuevas áreas de aplicación.
Hora de publicación: 18-jul-2021
