MOPA脉冲光纤激光器介绍和调Q技术对比

MOPA脉冲光纤激光器介绍和调Q技术对比


这篇文章【蜗牛快跑】着重给大家介绍近几年才逐渐发展起来的一种更为新型的技术MOPA。目前市面上应用于标刻的脉冲光纤激光器类型主要有基于调Q技术和MOPA技术。调Q光纤激光器在早些年之前就引入了国内。

国内的MOPA脉冲光纤激光器是在2014年以后才相继研发成功,并推入市场。早在2014年以前,MOPA脉冲光纤激光器市场几乎被国外IPG、SPI等公司垄断。

MOPA脉冲光纤激光器技术作为一种更先进的激光技术,与调Q技术相比,其主要的区别和应用优势又是什么呢?

MOPA技术与调Q技术区别和对比

光纤激光器的区别

目前市面上主流的脉冲输出光纤激光器主要是基于声光调Q技术和种子源MOPA技术实现的。

声光调Q技术

声光调Q脉冲光纤激光器主要是采用光纤型的声光Q开关(AO)实现全光纤结构的脉冲激光输出,或作为种子源激光器再经过功率放大输出。

其主要特点是激光器腔长较长,输出激光的脉宽较宽,在放大过程中脉冲波形很难压窄,且脉宽和重复频率相互关联,脉冲宽度一般在100 ns左右,重复频率的可调范围一般在几十kHz,单脉冲能量较大,在金属材料深度打标方面有一定的应用优势。

MOPA技术

为灵活控制最终的激光输出和保持良好的光束质量,MOPA脉冲光纤激光器则一般采用直接脉冲调制的半导体激光器LD作为种子源,小功率LD很容易通过驱动电流来直接调制输出参数,如重复频率、脉宽、脉冲波形等,以光纤功率放大器进行光脉冲放大实现高功率输出,光纤功率放大器严格按照种子激光进行原形放大,而不改变种子激光的基本特性。

因此,MOPA脉冲激光器的主要特点是脉冲宽度和重复频率独立可调,脉冲波形可通过电信号灵活调制,脉宽调节范围较大,一般在1-400 ns,重复频率调节范围在1-2 MHz,可实现高达几十kW的峰值功率输出,在精细标刻、氧化铝打黑、不锈钢打彩等领域的应用优势非常明显。

另外,由于调Q技术和MOPA技术实现脉冲输出的机制不同,调Q光纤激光器在脉冲上升沿缓慢,且不可调制,前面数个脉冲不可用;MOPA光纤激光器采用电信号调制,脉冲齐整,首脉冲可用,在某些特殊场合具有独特的应用。

MOPA脉冲光纤激光器在标刻领域中的应用

和调Q光纤激光器比较,MOPA脉冲光纤激光器几乎可以胜任其在标刻领域的所有应用。调Q激光器受制于它的本身原理,无法调节脉宽参数,所以难以做到精细标刻。

而MOPA激光器由于可以灵活的调节脉宽、频率参数、脉宽和重复频率调节范围大,单脉冲能量易于控制,不仅可以使得标刻更为精细,而且边缘显得平滑不会粗糙,效果更佳、观感更好。

对于阳极氧化铝打黑和不锈钢打彩等应用, MOPA脉冲光纤激光器的峰值功率较高,可以实现调Q激光器所不能达到的效果,有其独特的应用价值。

氧化铝薄板表面剥除应用

随着数码产品的便携轻薄化,外壳制作的越发的薄。使用激光在清除油漆层时,容易导致背面变形,背面产生“凸包”,影响外观的美观性。采用MOPA激光器较小脉宽的参数,让激光停留在材料的时间变得更短,在能清除油漆层的前提下,提高速度,热量残留就少,不易形成“凸包”,既能使得材料不易变形,底纹也更加细腻亮白。所以对于氧化铝薄板表面剥除的加工,MOPA脉冲光纤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,从而代替传统的喷墨、丝印技术,已经广泛应用于电子数码产品的外壳上。

由于MOPA脉冲光纤激光器拥有宽广的脉冲宽度和重复频率调节范围,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。

因此对于不同黑度、手感的工艺效果拥有更多的选择性,是目前市场上阳极氧化铝打黑的首选光源。采用打点模式和调整点功率两种模式进行标刻,通过调整点的疏密程度还可以模拟出不同的灰度效果,在阳极氧化铝材料表面标刻定制化的照片和个性化的工艺品等。

阳极氧化铝打黑应用

不锈钢打彩应用

在不锈钢打彩应用中,要求激光器工作在中小脉宽和高频率下,色彩的变化主要受频率和功率的影响。

这些颜色上的差异,主要是受激光本身单脉冲能量以及它在材料上的光斑重叠率所影响。由于MOPA激光器脉宽和频率独立可调,调整其中一项并不会影响其他参数,他们相互配合,可以实现多种可能,这是调Q激光器无法实现的。

在实际应用中,通过调节脉宽、频率、功率、速度、填充方式、填充间距等参数,使不同参数之间排列组合,就可以标刻出更多它的颜色效果,色彩丰富而细腻。在不锈钢材料的餐具、医疗器械和工艺品上,可以标刻出绚丽的Logo或图案,起到美观装饰的效果。

总的来说,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。

 

MOPA脉冲光纤激光器在焊接领域中的应用这篇文章就不作更多讲解

总结:

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、不锈钢打彩及薄片金属焊接等方面优势突出,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。

总体说来,在激光高端标刻和焊接应用领域,MOPA光纤激光器几乎可以取代调Q光纤激光器,但是在价格方面要高出调Q光纤激光器许多。未来MOPA光纤激光器的发展将以更窄脉宽、更高频率为方向,同时向更高功率、更高能量进军,不断满足激光材料精细加工的新要求,并不断开拓如激光除锈、激光雷达等新的应用领域。

蜗牛出品 必属精品!

服务范围:中小企业网站建设、小本创业培训,激光打标,激光设备,激光图文定制,礼品定制;


发表您的观点

推荐图文

搜索词标签

历史留言