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深度探討MOPA光纖激光打標(biāo)機(jī)

? ? ? ? 根據(jù)目前市面上主要光纖激光打標(biāo)機(jī)的類型，我們常規(guī)的把光纖激光打標(biāo)機(jī)分為：調(diào)Q光纖激光打標(biāo)機(jī)和MOPA光纖激光打標(biāo)機(jī)，MOPA光纖激光打標(biāo)機(jī)，有時(shí)候行業(yè)內(nèi)也稱為——可調(diào)脈寬激光打標(biāo)機(jī)。
? ? ? ? 那么，光纖激光器中的調(diào)Q技術(shù)與MOPA激光器技術(shù)的主要區(qū)別在哪里呢？
? ? ? ? 目前市面上應(yīng)用于激光打標(biāo)的脈沖光纖激光器類型主要包括有調(diào)Q技術(shù)和MOPA技術(shù)這兩種類型。
? ? ? ? MOPA(主控振蕩器的功率放大器 Master Oscillator Power-Amplifier)激光器是指由激光振蕩器與放大器級(jí)聯(lián)的一種激光器結(jié)構(gòu)。而在工業(yè)界，MOPA激光器指代由電脈沖驅(qū)動(dòng)的半導(dǎo)體激光種子源和光纖放大器構(gòu)成的一種獨(dú)特的，更為“智能化”的納秒脈沖光纖激光器。其“智能化”主要體現(xiàn)在輸出脈沖寬度獨(dú)立可調(diào)(范圍可到2ns-500ns)，且重復(fù)頻率可高達(dá)兆赫茲（市面上主要的頻率范圍為4000KHz，如果有特殊需求，可以定制頻率范圍）。
? ? ? ? 下面是我們常用的一款MOPA激光器的脈寬和頻率表，大家可以參考，當(dāng)然，如果你用不到皮秒（ps）的話，可以不定制，價(jià)格可以便宜很多很多。

? ? ? ? 調(diào)Q光纖激光器的種子源結(jié)構(gòu)是在光纖振蕩腔內(nèi)插入損耗調(diào)制器，通過周期性地調(diào)制諧振腔內(nèi)的光損耗而產(chǎn)生一定脈寬的納秒脈沖光輸出。
? ? ? ? 對(duì)于這個(gè)常常困擾大家的問題，我們將從激光器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、輸出光學(xué)參數(shù)及應(yīng)用場(chǎng)景三方面做個(gè)簡(jiǎn)單解析。
? ? ? ? 一、激光器內(nèi)部結(jié)構(gòu)
? ? ? ? MOPA光纖激光器和調(diào)Q光纖激光器內(nèi)部結(jié)構(gòu)差異主要在于脈沖種子光信號(hào)的產(chǎn)生方式不同。
? ? ? ? MOPA光纖激光器脈沖種子光信號(hào)是由電脈沖驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體激光芯片產(chǎn)生，即通過驅(qū)動(dòng)電信號(hào)調(diào)制輸出光信號(hào)，因此對(duì)于產(chǎn)生不同的脈沖參數(shù)（脈寬、重復(fù)頻率、脈沖波形以及功率等）有很強(qiáng)的靈活性。
? ? ? ? 調(diào)Q光纖激光器的脈沖種子光信號(hào)是通過周期性地增大或降低諧振腔內(nèi)的光損耗而產(chǎn)生脈沖光輸出，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用。
MOPA光纖激光器和調(diào)Q光纖激光器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理示意圖如下：

? ? ? ? 二、輸出光學(xué)參數(shù)
? ? ? ? MOPA 光纖激光器輸出脈沖寬度獨(dú)立可調(diào)。MOPA光纖激光器的脈沖寬度具有任意可調(diào)諧性（范圍為2ns～500 ns）。脈寬越窄，熱影響區(qū)域越小，可以得到更高的加工精度。
? ? ? ? 調(diào)Q光纖激光器輸出脈寬不可調(diào)，脈寬一般輸出在80 ns～140 ns某一固定值不變。
MOPA 光纖激光器重復(fù)頻率范圍更寬，?MOPA激光器重頻可達(dá)到MHz的高頻輸出。高重頻意味著高加工效率，且MOPA光纖激光器在高重頻條件下仍能保持高峰值功率特性。
? ? ? ? 調(diào)Q光纖激光器因受限于Q開關(guān)的工作條件，輸出頻率區(qū)間較窄，高頻僅可達(dá)到20～100 kHz。

? ? ? ? 三、應(yīng)用場(chǎng)景
? ? ? ? MOPA光纖激光器參數(shù)調(diào)節(jié)范圍廣，因此，除了可以覆蓋常規(guī)的納秒激光器的加工應(yīng)用外，還可以利用其特有的窄脈寬、 高重頻、高峰值功率來實(shí)現(xiàn)一些特殊的激光精密加工應(yīng)用。下面將從市面上的主要應(yīng)用進(jìn)行介紹。
? ? ? ? （1）、氧化鋁薄板表面剝除應(yīng)用
? ? ? ? 現(xiàn)在的的電子產(chǎn)品越做越輕薄，許多的手機(jī)、平板、電腦都采用了輕薄的氧化鋁作為產(chǎn)品的外殼。使用調(diào)Q激光器在薄鋁板上打標(biāo)導(dǎo)電位時(shí)，容易導(dǎo)致材料變形，背面產(chǎn)生“凸包”，直接影響了外觀的美觀性。而采用MOPA激光器較小脈寬的參數(shù)，即能使得材料不易變形，底紋也更加細(xì)膩亮白。這是由于MOPA激光器使用了小脈寬參數(shù)能讓激光停留在材料的時(shí)間變得更短一些，而且又有足夠高的能量可以清除陽極層，所以對(duì)于薄氧化鋁板表面剝除陽極的加工，MOPA激光器是更佳的選擇。
? ? ? ? （2）、陽極鋁打黑應(yīng)用
? ? ? ? 使用激光在陽極氧化鋁材料表面標(biāo)刻出黑色的商標(biāo)、型號(hào)、文字等，這種應(yīng)用在最近兩年中逐漸被蘋果、華為、小米、OPPO、VIVO、中興、聯(lián)想、魅族等電子廠商廣泛用于電子產(chǎn)品的外殼上，用于標(biāo)刻黑色印記的商標(biāo)、型號(hào)等。而對(duì)于這類應(yīng)用，目前只有MOPA激光器可以對(duì)其加工。由于MOPA激光器擁有寬廣的脈沖寬度和脈沖頻率調(diào)節(jié)范圍，采用窄脈寬、高頻率的參數(shù)可以在材料表面打標(biāo)出黑色的效果，通過不同的參數(shù)組合還可以打標(biāo)出不同灰度的效果。


? ? ? ? 特別是在醫(yī)療器械行業(yè)的激光打黑效果，因?yàn)檫@些產(chǎn)品是需要植入人體組織內(nèi)，對(duì)深度要求極高（不能有明顯深度，否則很容易刺傷人體組織的血小管），且必須100%的過鹽霧測(cè)試，一旦破壞醫(yī)療器械的表面組織，整個(gè)產(chǎn)品就必須報(bào)廢。MOPA光纖激光打標(biāo)機(jī)在此領(lǐng)域的應(yīng)用也是一個(gè)非常重要的應(yīng)用。


? ? ? ? （3）、彩色激光打標(biāo)
? ? ? ? 彩色激光打標(biāo)是新型的激光打標(biāo)工藝。目前這項(xiàng)技術(shù)暫時(shí)只有MOPA激光器可以在不銹鋼、鉻、鈦等金屬材料上打標(biāo)出彩色圖案。在對(duì)不銹鋼材料打彩色時(shí)，可以通過調(diào)整激光束來改變材料表面層的顏色變化，從而獲得色彩不同的裝飾效果，對(duì)不銹鋼制品行業(yè)來說，可添加標(biāo)記圖案的色彩，可隨心所欲編輯各種文字圖案，方便易操作：環(huán)保無污染；標(biāo)記速度快，可大幅度提升不銹鋼制品的產(chǎn)品附加值，增強(qiáng)不銹鋼制品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，為產(chǎn)品增加附加值。


? ? ? ? （4）、電子、半導(dǎo)體、ITO激光精密加工應(yīng)用
? ? ? ? 在電子、半導(dǎo)體以及ITO等精密加工中，很多時(shí)候需要用到精細(xì)的劃線應(yīng)用。調(diào)Ｑ激光器由于它的本身內(nèi)構(gòu)原因，無法調(diào)節(jié)脈寬參數(shù)，所以劃的線難以做到極致精細(xì)。而MOPA激光器由于可以靈活的調(diào)節(jié)脈寬、頻率參數(shù)，不僅可以使得劃的線精細(xì)，而且邊緣平滑不粗糙。


? ? ? ? 總的來說，MOPA光纖激光器脈寬和頻率均可以獨(dú)立可調(diào)，且調(diào)節(jié)參數(shù)范圍大，因此加工精細(xì)，熱效應(yīng)低，在氧化鋁薄板標(biāo)刻、陽極氧化鋁打黑、不銹鋼打彩等方面優(yōu)勢(shì)突出，可以實(shí)現(xiàn)調(diào)Q光纖激光器所不能達(dá)到的效果。
? ? ? ? 而調(diào)Q光纖激光器特點(diǎn)在于標(biāo)刻力度較強(qiáng)，在金屬的深雕加工中有一定的優(yōu)勢(shì)，但標(biāo)刻效果較為粗糙。
? ? ? ? 在常見的標(biāo)刻應(yīng)用領(lǐng)域中，MOPA脈沖光纖激光器與調(diào)Q光纖激光器相比較，其主要特點(diǎn)如下表所示。用戶可根據(jù)對(duì)標(biāo)刻材料和效果的實(shí)際需要，正確選用合適的激光器。


? ? ? ? MOPA激光打標(biāo)機(jī)的性能特點(diǎn)
? ? ? ? MOPA激光打標(biāo)機(jī)（陽極鋁打黑激光打標(biāo)機(jī),彩色激光打標(biāo)機(jī)）屬于激光打標(biāo)機(jī)類別，MOPA激光打標(biāo)機(jī)采用直接電調(diào)制半導(dǎo)體激光器作為種子源（MOPA）方案的光纖激光器，與調(diào)Q光纖激光器相比，MOPA 光纖激光器脈沖頻率和脈沖寬度是獨(dú)立可控的，通過兩項(xiàng)激光參數(shù)調(diào)整搭配，經(jīng)高速掃描振鏡系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)恒定的高峰值功率輸出以及能適用于更廣泛的標(biāo)刻基材。具有高質(zhì)量的激光束，使用成本低廉，十萬小時(shí)免維護(hù)，適用于氧化鋁打黑、304不銹鋼打彩、剝陽極、剝涂層、半導(dǎo)體及電子行業(yè)、塑料以及其他敏感材料打標(biāo)和PVC塑料管材行業(yè)，標(biāo)記出來的圖案字體環(huán)保符合ROHS標(biāo)準(zhǔn)。
? ? ? ? MOPA激光打標(biāo)機(jī)適用于金屬及非金屬材料的精細(xì)標(biāo)刻工藝，如數(shù)碼產(chǎn)品部件激光刻黑、手機(jī)后蓋、IPAD、鋁打黑、手機(jī)按鍵、塑膠透光按鍵、電子元器件、集成電路(IC)、電工電器、通訊產(chǎn)品、衛(wèi)浴潔具、工具配件、刀具、眼鏡鐘表、珠寶首飾、汽車配件、箱包飾扣、炊具 、不銹鋼制品等諸多行業(yè)。
? ? ? ? 不過，很多客戶在選擇MOPA激光打標(biāo)機(jī)的時(shí)候，期望它的加工速度和普通光纖激光打標(biāo)機(jī)一致或者更高，但是，這個(gè)顯著是事與愿違的。這兩種技術(shù)是完全不同的技術(shù)路線。當(dāng)?shù)窨滩噬Ч臅r(shí)候，設(shè)備需要在極高的頻率下以最小的線寬方式進(jìn)行加工（填充密度一般是0.001-0.005），這樣才能使得打出彩色效果的分辨率高，但是，因?yàn)樘畛涿芏冗@么大的話，勢(shì)必就會(huì)減慢加工速度。此外，在金屬深雕的激光加工過程中，MOPA激光打標(biāo)機(jī)在效率上是沒有優(yōu)勢(shì)的，但是，在底紋細(xì)膩程度上是有優(yōu)勢(shì)的。所以，廣大的客戶在選擇激光打標(biāo)機(jī)的時(shí)候，需要先了解這兩種激光器類型的優(yōu)缺點(diǎn)。以上僅供參考。