בשנים האחרונות התפתח במהירות היישום של לייזרי סיבי פולסים בתחום סימון הלייזר, ביניהם היישומים בתחומי מוצרי 3C אלקטרוניים, מכונות, מזון, אריזות וכו' היו נרחבים מאוד.
נכון להיום, סוגי הלייזרים מסיבים פולסים המשמשים בסימון לייזר בשוק כוללים בעיקר את טכנולוגיית Q-switch וטכנולוגיית MOPA.לייזר MOPA (Master Oscillator Power-Amplifier) מתייחס למבנה לייזר שבו מתנד לייזר ומגבר משולבים.בתעשייה, לייזר MOPA מתייחס ללייזר סיבי פולס ננו-שניות ייחודי ו"חכם" יותר המורכב ממקור זרעי לייזר מוליכים למחצה המונע על ידי פולסים חשמליים ומגבר סיבים.ה"אינטליגנציה" שלו באה לידי ביטוי בעיקר ברוחב פולס הפלט מתכוונן באופן עצמאי (טווח 2ns-500ns), ותדירות החזרות יכולה להגיע עד מגה-הרץ.מבנה מקור הזרע של לייזר הסיבים Q-switched הוא החדרת אפנן אובדן בחלל מתנד הסיבים, אשר יוצר פלט אור פולס ננו-שניות ברוחב פולס מסוים על ידי אפנון תקופתי של האובדן האופטי בחלל.
המבנה הפנימי של הלייזר
ההבדל במבנה הפנימי בין לייזר סיבי MOPA ללייזר סיב עם Q-switch טמון בעיקר בשיטות היצירה השונות של אות אור זרע דופק.האות האופטי זרעי זרעי הלייזר של סיבי MOPA נוצר על ידי שבב הלייזר המוליך למחצה המניע את הדופק החשמלי, כלומר, האות האופטי של הפלט מאופנן על ידי האות החשמלי המניע, ולכן הוא חזק מאוד להפקת פרמטרים שונים של דופק (רוחב דופק, תדירות חזרות , צורת גל דופק והספק וכו') גמישות.האות האופטי זרעי הדופק של לייזר הסיבים עם Q-switch יוצר פלט אור פועם על ידי הגדלה או הפחתה תקופתית של ההפסד האופטי בחלל התהודה, עם מבנה פשוט ויתרון במחיר.עם זאת, בשל ההשפעה של התקני מיתוג Q, לפרמטרי הדופק יש הגבלות מסוימות.
פלט פרמטרים אופטיים
רוחב הדופק של סיבי MOPA לייזר מתכוונן באופן עצמאי.לרוחב הפולסים של לייזר סיבי MOPA יש כל יכולת כוונון (טווח 2ns ~ 500 ns).ככל שרוחב הפולסים צר יותר, האזור המושפע מחום קטן יותר וניתן להשיג דיוק עיבוד גבוה יותר.רוחב הפולס של הלייזר סיב עם Q אינו ניתן להתאמה, ורוחב הפולס קבוע בדרך כלל בערך קבוע מסוים בין 80 ns ל- 140 ns.לייזר סיבי MOPA יש טווח תדרי חזרות רחב יותר.התדר המחודש של לייזר MOPA יכול להגיע לפלט בתדר גבוה של MHz.תדירות חזרות גבוהה פירושה יעילות עיבוד גבוהה, ו-MOPA עדיין יכול לשמור על מאפייני הספק שיא גבוהים בתנאי תדר חזרות גבוהים.לייזר סיבים עם Q מוגבל על ידי תנאי העבודה של מתג Q, כך שטווח תדרי המוצא צר, והתדר הגבוה יכול להגיע רק ל-~100 קילו-הרץ.
תרחיש יישום
לייזר סיבי MOPA יש טווח התאמת פרמטרים רחב.לכן, בנוסף לכיסוי יישומי העיבוד של לייזרים ננו-שניות קונבנציונליים, הוא יכול גם להשתמש ברוחב הפולס הצר הייחודי שלו, בתדירות החזרות הגבוהה והספק השיא הגבוה שלו כדי להשיג כמה יישומי עיבוד דיוק ייחודיים.כמו:
1. יישום של הפשטת פני השטח של גיליון תחמוצת אלומיניום
המוצרים האלקטרוניים של היום הופכים דקים וקלים יותר.טלפונים ניידים, טאבלטים ומחשבים רבים משתמשים בתחמוצת אלומיניום דקה וקלה בתור מעטפת המוצר.כאשר משתמשים בלייזר עם Q-switch לסימון עמדות מוליכות על לוח אלומיניום דק, קל לגרום לעיוות של החומר, וכתוצאה מכך "קליפות קמורות" בגב, המשפיעות ישירות על האסתטיקה של המראה.השימוש בפרמטרים הקטנים יותר של רוחב הפולסים של לייזר MOPA יכול להפוך את החומר ללא קל לעיוות, וההצללה עדינה ובהירה יותר.הסיבה לכך היא שלייזר MOPA משתמש בפרמטר רוחב פעימה קטן כדי לגרום ללייזר להישאר על החומר לקצר יותר, ויש לו אנרגיה גבוהה מספיק כדי להסיר את שכבת האנודה, כך לעיבוד של הפשטת האנודה על פני תחמוצת האלומיניום הדקה צלחת, לייזרי MOPA הם בחירה טובה יותר.
2. יישום השחרת אלומיניום אנודייז
שימוש בלייזרים לסימון סימני מסחר שחורים, דגמים, טקסטים וכו' על פני חומרי אלומיניום אנודייז, במקום טכנולוגיית הזרקת דיו ומסך משי מסורתית, נעשה בו שימוש נרחב על מעטפות של מוצרים דיגיטליים אלקטרוניים.
מכיוון שללייזר הסיבים הפועמים של MOPA יש רוחב פולסים רחב וטווח התאמת תדר חזרות, השימוש ברוחב פולסים צר ופרמטרים של תדר גבוה יכול לסמן את פני החומר באפקט שחור.שילובים שונים של פרמטרים יכולים גם לסמן רמות אפור שונות.השפעה.
לכן, יש לו יותר סלקטיביות להשפעות התהליך של שחורות ותחושת ידיים שונות, והוא מקור האור המועדף להשחרת אלומיניום אנודייז בשוק.הסימון מתבצע בשני מצבים: מצב נקודה וכוח נקודה מותאם.על ידי התאמת צפיפות הנקודות, ניתן לדמות אפקטים שונים של גווני אפור, ולסמן תמונות מותאמות אישית ועבודות יד אישיות על פני השטח של חומר אלומיניום אנודייז.
3. סימון לייזר צבעוני
ביישום צבע הנירוסטה, הלייזר נדרש לעבוד עם רוחבי פולסים קטנים ובינוניים ותדרים גבוהים.שינוי הצבע מושפע בעיקר מתדירות והספק.ההבדל בצבעים אלו מושפע בעיקר מאנרגיית הפולס הבודד של הלייזר עצמו ומקצב החפיפה של הנקודה שלו על החומר.מכיוון שרוחב הפולסים ותדירות הלייזר MOPA ניתנים להתאמה עצמאית, התאמת אחד מהם לא תשפיע על שאר הפרמטרים.הם משתפים פעולה זה עם זה כדי להשיג מגוון של אפשרויות, שלא ניתן להשיג על ידי לייזר Q-switch.ביישומים פרקטיים, על ידי התאמת רוחב הפולסים, התדירות, ההספק, המהירות, שיטת המילוי, מרווחי המילוי ופרמטרים נוספים, תמורה ושילוב של פרמטרים שונים, ניתן לסמן עוד מהשפעות הצבע שלו, צבעים עשירים ועדינים.על כלי שולחן מנירוסטה, ציוד רפואי ועבודות יד, ניתן לסמן לוגואים או דוגמאות מדהימות כדי להפעיל אפקט דקורטיבי יפהפה.
באופן כללי, רוחב הפולסים ותדירות הלייזר סיבי MOPA ניתנים להתאמה עצמאית, וטווח פרמטרי ההתאמה גדול, כך שהעיבוד בסדר, האפקט התרמי נמוך ויש לו יתרונות בולטים בסימון יריעות תחמוצת אלומיניום, אלומיניום אנודייז השחרה, וצביעת נירוסטה.הבינו את האפקט שלייזר סיב Q-switched לא יכול להשיג לייזר הסיבים Q-switched מאופיין בכוח סימון חזק, שיש לו יתרונות מסוימים בעיבוד חריטה עמוקה של מתכות, אך אפקט הסימון גס יחסית.ביישומי סימון נפוצים, לייזרי סיבים פועמים MOPA מושווים ללייזרי סיבים עם Q, והתכונות העיקריות שלהם מוצגות בטבלה הבאה.משתמשים יכולים לבחור את הלייזר המתאים בהתאם לצרכים האמיתיים של חומרי סימון ואפקטים.
רוחב ותדירות פעימות הלייזר של סיבי MOPA ניתנים להתאמה עצמאית, וטווח פרמטרי ההתאמה גדול, כך שהעיבוד בסדר, האפקט התרמי נמוך, ויש לו יתרונות בולטים בסימון גיליונות תחמוצת אלומיניום, השחרת אלומיניום אנודייז, צביעת נירוסטה, וריתוך מתכת.האפקט שלייזר סיב עם Q-switch לא יכול להשיג.לייזר סיבי Q-switch מאופיין בכוח סימון חזק, שיש לו יתרונות מסוימים בעיבוד חריטה עמוקה של מתכות, אך אפקט הסימון גס יחסית.
באופן כללי, לייזרים סיבי MOPA יכולים כמעט להחליף לייזרים סיבים עם Q ביישומי סימון וריתוך לייזר מתקדמים.בעתיד, פיתוח לייזר סיבי MOPA ייקח רוחבי פולסים צרים יותר ותדרים גבוהים יותר ככיוון, ובמקביל יצעד לעבר הספק גבוה יותר ואנרגיה גבוהה יותר, ימשיך לעמוד בדרישות החדשות של עיבוד חומרי לייזר עדין, וימשיך לפתח כגון הסרת חלד בלייזר ולידאר.ותחומי יישום חדשים נוספים.
זמן פרסום: 18 ביולי 2021
