Laser Q-switching e Laser MOPA

Nos últimos anos, a aplicação de lasers de fibra pulsada no campo da marcação a laser se desenvolveu rapidamente, entre as quais as aplicações nos campos de produtos eletrônicos 3C, máquinas, alimentos, embalagens, etc. foram muito extensas.

Atualmente, os tipos de lasers de fibra pulsada usados ​​na marcação a laser no mercado incluem principalmente a tecnologia Q-switched e a tecnologia MOPA.O laser MOPA (Master Oscillator Power-Amplifier) ​​refere-se a uma estrutura de laser na qual um oscilador de laser e um amplificador estão em cascata.Na indústria, o laser MOPA refere-se a um laser de fibra de pulso de nanossegundos único e mais “inteligente” composto por uma fonte de semente de laser semicondutor acionada por pulsos elétricos e um amplificador de fibra.Sua “inteligência” é refletida principalmente na largura do pulso de saída é ajustável independentemente (faixa 2ns-500ns), e a frequência de repetição pode ser tão alta quanto megahertz.A estrutura da fonte de sementes do laser de fibra Q-switched é inserir um modulador de perda na cavidade do oscilador de fibra, que gera uma saída de luz de pulso de nanossegundo com uma certa largura de pulso modulando periodicamente a perda óptica na cavidade.

A estrutura interna do laser

A diferença de estrutura interna entre o laser de fibra MOPA e o laser de fibra Q-switched reside principalmente nos diferentes métodos de geração do sinal de luz de semente de pulso.O sinal óptico de semente de pulso de laser de fibra MOPA é gerado pelo chip de laser semicondutor de condução de pulso elétrico, ou seja, o sinal óptico de saída é modulado pelo sinal elétrico de condução, por isso é muito forte para gerar diferentes parâmetros de pulso (largura de pulso, frequência de repetição , forma de onda de pulso e potência, etc.) Flexibilidade.O sinal óptico de semente de pulso do laser de fibra Q-switched gera saída de luz pulsada aumentando ou reduzindo periodicamente a perda óptica na cavidade ressonante, com uma estrutura simples e uma vantagem de preço.No entanto, devido à influência dos dispositivos de comutação Q, os parâmetros de pulso têm certas restrições.

Parâmetros ópticos de saída

A largura de pulso de saída do laser de fibra MOPA é ajustável de forma independente.A largura de pulso do laser de fibra MOPA tem qualquer ajuste (alcance 2ns～500 ns).Quanto mais estreita a largura de pulso, menor a zona afetada pelo calor e maior precisão de processamento pode ser obtida.A largura do pulso de saída do laser de fibra Q-switched não é ajustável, e a largura do pulso é geralmente constante em um determinado valor fixo entre 80 ns e 140 ns.O laser de fibra MOPA possui uma faixa de frequência de repetição mais ampla.A refrequência do laser MOPA pode atingir a saída de alta frequência de MHz.Alta frequência de repetição significa alta eficiência de processamento, e o MOPA ainda pode manter características de alta potência de pico sob condições de alta frequência de repetição.O laser de fibra com comutação Q é limitado pelas condições de trabalho do comutador Q, portanto, a faixa de frequência de saída é estreita e a alta frequência pode atingir apenas ~ 100 kHz.

Cenário de aplicação

O laser de fibra MOPA possui uma ampla faixa de ajuste de parâmetros.Portanto, além de cobrir as aplicações de processamento de lasers de nanossegundos convencionais, ele também pode usar sua largura de pulso estreita exclusiva, alta frequência de repetição e alta potência de pico para alcançar algumas aplicações de processamento de precisão exclusivas.como:

1. Aplicação de decapagem superficial de folha de óxido de alumínio

Os produtos eletrônicos de hoje estão se tornando mais finos e leves.Muitos telefones celulares, tablets e computadores usam óxido de alumínio fino e leve como revestimento do produto.Ao usar um laser Q-switched para marcar posições condutivas em uma placa fina de alumínio, é fácil causar deformação do material, resultando em “cascos convexos” no verso, afetando diretamente a estética da aparência.O uso dos parâmetros de largura de pulso menores do laser MOPA pode tornar o material difícil de deformar, e o sombreamento é mais delicado e brilhante.Isso ocorre porque o laser MOPA usa um parâmetro de largura de pulso pequeno para tornar o laser mais curto no material e possui energia alta o suficiente para remover a camada de ânodo, portanto, para o processamento de remoção do ânodo na superfície do óxido de alumínio fino placa, os lasers MOPA são uma escolha melhor.

2. Aplicação de escurecimento de alumínio anodizado

Usando lasers para marcar marcas, modelos, textos, etc. pretos na superfície de materiais de alumínio anodizado, em vez da tecnologia tradicional de jato de tinta e serigrafia, tem sido amplamente utilizado nos invólucros de produtos eletrônicos digitais.

Como o laser de fibra pulsada MOPA tem uma ampla largura de pulso e faixa de ajuste de frequência de repetição, o uso de largura de pulso estreita e parâmetros de alta frequência pode marcar a superfície do material com um efeito preto.Diferentes combinações de parâmetros também podem marcar diferentes níveis de cinza.efeito.

Portanto, tem mais seletividade para os efeitos do processo de diferentes tons de preto e toque, e é a fonte de luz preferida para escurecer o alumínio anodizado no mercado.A marcação é realizada em dois modos: modo de ponto e potência de ponto ajustada.Ao ajustar a densidade dos pontos, diferentes efeitos de escala de cinza podem ser simulados e fotos personalizadas e artesanato personalizado podem ser marcados na superfície do material de alumínio anodizado.

3. Marcação a laser colorida

Na aplicação colorida de aço inoxidável, o laser é necessário para trabalhar com larguras de pulso pequenas e médias e altas frequências.A mudança de cor é afetada principalmente pela frequência e potência.A diferença nessas cores é afetada principalmente pela energia de pulso único do próprio laser e pela taxa de sobreposição de seu ponto no material.Como a largura de pulso e a frequência do laser MOPA são ajustáveis ​​independentemente, o ajuste de um deles não afetará os outros parâmetros.Eles cooperam entre si para alcançar uma variedade de possibilidades, que não podem ser alcançadas por um laser Q-switched.Em aplicações práticas, ajustando a largura de pulso, frequência, potência, velocidade, método de preenchimento, espaçamento de preenchimento e outros parâmetros, permutando e combinando diferentes parâmetros, você pode marcar mais de seus efeitos de cor, cores ricas e delicadas.Em talheres de aço inoxidável, equipamentos médicos e artesanato, logotipos ou padrões lindos podem ser marcados para criar um belo efeito decorativo.

Em geral, a largura de pulso e a frequência do laser de fibra MOPA são ajustáveis ​​independentemente, e a faixa de parâmetros de ajuste é grande, de modo que o processamento é bom, o efeito térmico é baixo e tem vantagens notáveis ​​na marcação de chapas de óxido de alumínio, alumínio anodizado escurecimento e coloração do aço inoxidável.Perceba o efeito que o laser de fibra Q-switched não pode alcançar O laser de fibra Q-switched é caracterizado por forte poder de marcação, que tem certas vantagens no processamento de gravação profunda de metais, mas o efeito de marcação é relativamente grosseiro.Em aplicações comuns de marcação, os lasers de fibra pulsada MOPA são comparados com os lasers de fibra Q-switched, e suas principais características são mostradas na tabela a seguir.Os usuários podem escolher o laser certo de acordo com as necessidades reais de materiais e efeitos de marcação.

A largura e a frequência do pulso do laser de fibra MOPA são ajustáveis ​​independentemente e a faixa de parâmetros de ajuste é grande, de modo que o processamento é bom, o efeito térmico é baixo e tem vantagens excelentes na marcação de chapas de óxido de alumínio, escurecimento de alumínio anodizado, coloração de aço inoxidável, e soldagem de chapas.O efeito que o laser de fibra Q-switched não consegue alcançar.O laser de fibra Q-switched é caracterizado por forte poder de marcação, que tem certas vantagens no processamento de gravação profunda de metais, mas o efeito de marcação é relativamente grosseiro.

Em geral, os lasers de fibra MOPA quase podem substituir os lasers de fibra Q-switched em aplicações de soldagem e marcação a laser de ponta.No futuro, o desenvolvimento de lasers de fibra MOPA terá larguras de pulso mais estreitas e frequências mais altas como direção e, ao mesmo tempo, marchará em direção a maior potência e energia, continuará a atender aos novos requisitos de processamento fino de material a laser e continuará a desenvolver, como remoção de ferrugem a laser e lidar.E outras novas áreas de aplicação.