Trong những năm gần đây, ứng dụng của laser sợi quang xung trong lĩnh vực đánh dấu laser đã phát triển nhanh chóng, trong đó ứng dụng trong các lĩnh vực sản phẩm điện tử 3C, máy móc, thực phẩm, bao bì, v.v.
Hiện nay, các loại laser sợi quang xung được sử dụng trong đánh dấu laser trên thị trường chủ yếu bao gồm công nghệ Q-switched và công nghệ MOPA.Laser MOPA (Bộ khuếch đại công suất tạo dao động chính) dùng để chỉ một cấu trúc laser trong đó một bộ tạo dao động laser và một bộ khuếch đại được nối thành tầng.Trong ngành, laser MOPA đề cập đến một loại laser sợi quang xung nano giây độc đáo và “thông minh” hơn bao gồm nguồn gốc laser bán dẫn được điều khiển bởi các xung điện và bộ khuếch đại sợi quang.“Trí thông minh” của nó chủ yếu được phản ánh ở độ rộng xung đầu ra có thể điều chỉnh độc lập (phạm vi 2ns-500ns) và tần số lặp lại có thể cao tới megahertz.Cấu trúc nguồn gốc của laser sợi quang Q-switched là chèn một bộ điều biến suy hao vào khoang bộ dao động sợi quang, tạo ra đầu ra xung ánh sáng nano giây với độ rộng xung nhất định bằng cách điều chỉnh định kỳ suy hao quang trong khoang.
Cấu trúc bên trong của laser
Sự khác biệt về cấu trúc bên trong giữa laser sợi quang MOPA và laser sợi quang Q-switched chủ yếu nằm ở các phương pháp tạo tín hiệu ánh sáng hạt xung khác nhau.Tín hiệu quang hạt xung laser sợi quang MOPA được tạo ra bởi chip laser bán dẫn điều khiển xung điện, nghĩa là tín hiệu quang đầu ra được điều chế bởi tín hiệu điện điều khiển, do đó, nó rất mạnh để tạo ra các tham số xung khác nhau (độ rộng xung, tần số lặp lại , dạng sóng xung và công suất, v.v.) Tính linh hoạt.Tín hiệu quang hạt xung của laser sợi quang Q-switched tạo ra đầu ra ánh sáng xung bằng cách tăng hoặc giảm định kỳ tổn thất quang trong khoang cộng hưởng, với cấu trúc đơn giản và lợi thế về giá.Tuy nhiên, do ảnh hưởng của các thiết bị Q-switching, các tham số xung có những hạn chế nhất định.
Thông số quang đầu ra
Độ rộng xung đầu ra của sợi quang MOPA được điều chỉnh độc lập.Độ rộng xung của laser sợi quang MOPA có thể điều chỉnh bất kỳ (phạm vi 2ns～500ns).Độ rộng xung càng hẹp, vùng ảnh hưởng nhiệt càng nhỏ và có thể thu được độ chính xác xử lý cao hơn.Độ rộng xung đầu ra của laser sợi quang Q-switched không thể điều chỉnh được và độ rộng xung thường không đổi ở một giá trị cố định nhất định trong khoảng từ 80 ns đến 140 ns.Laser sợi quang MOPA có dải tần lặp lại rộng hơn.Tần số lại của laser MOPA có thể đạt đến đầu ra tần số cao của MHz.Tần số lặp lại cao có nghĩa là hiệu quả xử lý cao và MOPA vẫn có thể duy trì các đặc tính công suất đỉnh cao trong điều kiện tần số lặp lại cao.Laser sợi quang Q-switched bị giới hạn bởi các điều kiện làm việc của Q switch, do đó dải tần số đầu ra hẹp và tần số cao chỉ có thể đạt ~100 kHz.
kịch bản ứng dụng
Laser sợi quang MOPA có phạm vi điều chỉnh tham số rộng.Do đó, ngoài việc bao gồm các ứng dụng xử lý của laser nano giây thông thường, nó còn có thể sử dụng độ rộng xung hẹp độc đáo, tần số lặp lại cao và công suất cực đại cao để đạt được một số ứng dụng xử lý chính xác độc đáo.chẳng hạn như:
1.Ứng dụng tước bề mặt của tấm oxit nhôm
Các sản phẩm điện tử ngày nay ngày càng mỏng và nhẹ hơn.Nhiều điện thoại di động, máy tính bảng và máy tính sử dụng oxit nhôm mỏng và nhẹ làm vỏ sản phẩm.Khi sử dụng tia laser Q-switched để đánh dấu các vị trí dẫn điện trên tấm nhôm mỏng, rất dễ gây biến dạng vật liệu, dẫn đến “lồi vỏ” ở mặt sau, ảnh hưởng trực tiếp đến tính thẩm mỹ bên ngoài.Việc sử dụng các tham số độ rộng xung nhỏ hơn của laser MOPA có thể làm cho vật liệu không dễ bị biến dạng và bóng mờ tinh tế hơn và sáng hơn.Điều này là do laser MOPA sử dụng tham số độ rộng xung nhỏ để làm cho tia laser lưu lại trên vật liệu ngắn hơn và nó có năng lượng đủ cao để loại bỏ lớp cực dương, do đó, để xử lý tước cực dương trên bề mặt của oxit nhôm mỏng tấm, MOPA Lasers là một lựa chọn tốt hơn.
2. Ứng dụng bôi đen nhôm anodized
Sử dụng tia laze để đánh dấu nhãn hiệu, mô hình, văn bản màu đen trên bề mặt vật liệu nhôm anot hóa, thay vì công nghệ in phun và in lụa truyền thống, nó đã được sử dụng rộng rãi trên vỏ của các sản phẩm kỹ thuật số điện tử.
Do laser sợi quang xung MOPA có phạm vi điều chỉnh độ rộng xung và tần số lặp lại rộng, nên việc sử dụng các tham số độ rộng xung hẹp và tần số cao có thể đánh dấu bề mặt vật liệu bằng hiệu ứng màu đen.Các tổ hợp tham số khác nhau cũng có thể đánh dấu các mức xám khác nhau.tác dụng.
Do đó, nó có nhiều tính chọn lọc hơn đối với các hiệu ứng quy trình về độ đen và cảm giác cầm tay khác nhau, và nó là nguồn sáng ưa thích để làm đen nhôm anodized trên thị trường.Việc đánh dấu được thực hiện ở hai chế độ: chế độ chấm và công suất chấm được điều chỉnh.Bằng cách điều chỉnh mật độ của các chấm, có thể mô phỏng các hiệu ứng thang độ xám khác nhau, đồng thời có thể đánh dấu các bức ảnh tùy chỉnh và đồ thủ công được cá nhân hóa trên bề mặt vật liệu nhôm anốt hóa.
3. Đánh dấu bằng laser màu
Trong ứng dụng tạo màu inox, tia laser bắt buộc phải hoạt động với độ rộng xung vừa và nhỏ, tần số cao.Sự thay đổi màu sắc chủ yếu bị ảnh hưởng bởi tần số và công suất.Sự khác biệt về các màu này chủ yếu bị ảnh hưởng bởi năng lượng xung đơn của chính tia laser và tốc độ chồng chéo của điểm của nó trên vật liệu.Do độ rộng xung và tần số của laser MOPA có thể điều chỉnh độc lập nên việc điều chỉnh một trong số chúng sẽ không ảnh hưởng đến các thông số khác.Chúng hợp tác với nhau để đạt được nhiều khả năng khác nhau, điều mà laser Q-switched không thể đạt được.Trong các ứng dụng thực tế, bằng cách điều chỉnh độ rộng xung, tần số, công suất, tốc độ, phương pháp lấp đầy, khoảng cách lấp đầy và các tham số khác, hoán vị và kết hợp các tham số khác nhau, bạn có thể đánh dấu nhiều hiệu ứng màu sắc hơn, màu sắc phong phú và tinh tế.Trên bộ đồ ăn bằng thép không gỉ, thiết bị y tế và đồ thủ công mỹ nghệ, có thể đánh dấu các logo hoặc hoa văn lộng lẫy để tạo hiệu ứng trang trí đẹp mắt.
Nhìn chung, độ rộng xung và tần số của laser sợi quang MOPA có thể điều chỉnh độc lập, phạm vi tham số điều chỉnh lớn nên quá trình xử lý ổn, hiệu ứng nhiệt thấp, có ưu điểm vượt trội trong đánh dấu tấm oxit nhôm, nhôm anodized làm đen, và màu thép không gỉ.Nhận ra hiệu ứng mà laser sợi quang Q-switched không thể đạt được Laser sợi quang Q-switched được đặc trưng bởi công suất đánh dấu mạnh, có những ưu điểm nhất định trong quá trình xử lý khắc sâu trên kim loại, nhưng hiệu ứng đánh dấu tương đối thô.Trong các ứng dụng đánh dấu phổ biến, laser sợi quang xung MOPA được so sánh với laser sợi quang chuyển mạch Q và các tính năng chính của chúng được trình bày trong bảng sau.Người dùng có thể chọn loại laser phù hợp theo nhu cầu thực tế về vật liệu và hiệu ứng đánh dấu.
Độ rộng và tần số xung của laser sợi quang MOPA có thể điều chỉnh độc lập, phạm vi tham số điều chỉnh lớn nên quá trình xử lý tốt, hiệu ứng nhiệt thấp, có ưu điểm vượt trội trong đánh dấu tấm oxit nhôm, bôi đen nhôm anốt hóa, tô màu thép không gỉ, và hàn kim loại tấm.Hiệu quả mà laser sợi quang Q-switched không thể đạt được.Laser sợi quang Q-switched được đặc trưng bởi công suất đánh dấu mạnh, có những ưu điểm nhất định trong quá trình xử lý khắc sâu kim loại, nhưng hiệu ứng đánh dấu tương đối thô.
Nói chung, laser sợi quang MOPA gần như có thể thay thế laser sợi quang Q-switched trong các ứng dụng hàn và đánh dấu laser cao cấp.Trong tương lai, sự phát triển của laser sợi quang MOPA sẽ lấy độ rộng xung hẹp hơn và tần số cao hơn làm hướng, đồng thời hướng tới công suất cao hơn và năng lượng cao hơn, tiếp tục đáp ứng các yêu cầu mới về xử lý vật liệu laser tốt, và tiếp tục phát triển chẳng hạn như laser derusting và lidar.Và các lĩnh vực ứng dụng mới khác.
Thời gian đăng: 18-07-2021
