深度探讨MOPA光纤激光打标机

发布时间：2021-09-10 10:55 作者：激光老李点击：

深度探讨MOPA光纤激光打标机

根据目前市面上主要光纤激光打标机的类型，我们常规的把光纤激光打标机分为：调Q光纤激光打标机和MOPA光纤激光打标机，MOPA光纤激光打标机，有时候行业内也称为——可调脉宽激光打标机。
那么，光纤激光器中的调Q技术与MOPA激光器技术的主要区别在哪里呢？
目前市面上应用于激光打标的脉冲光纤激光器类型主要包括有调Q技术和MOPA技术这两种类型。
MOPA(主控振荡器的功率放大器 Master Oscillator Power-Amplifier)激光器是指由激光振荡器与放大器级联的一种激光器结构。而在工业界，MOPA激光器指代由电脉冲驱动的半导体激光种子源和光纤放大器构成的一种独特的，更为“智能化”的纳秒脉冲光纤激光器。其“智能化”主要体现在输出脉冲宽度独立可调(范围可到2ns-500ns)，且重复频率可高达兆赫兹（市面上主要的频率范围为4000KHz，如果有特殊需求，可以定制频率范围）。
下面是我们常用的一款MOPA激光器的脉宽和频率表，大家可以参考，当然，如果你用不到皮秒（ps）的话，可以不定制，价格可以便宜很多很多。

设定脉宽（ns）	频率范围值
700ps	4000
1	连续模式
2	4000
4	4000
9	2400
13	1500
20	1000
30	700
45	550
60	450
80	340
100	280
150	150
200	120
250	100
350	100
500	100

调Q光纤激光器的种子源结构是在光纤振荡腔内插入损耗调制器，通过周期性地调制谐振腔内的光损耗而产生一定脉宽的纳秒脉冲光输出。
对于这个常常困扰大家的问题，我们将从激光器的内部结构、输出光学参数及应用场景三方面做个简单解析。
一、激光器内部结构
MOPA光纤激光器和调Q光纤激光器内部结构差异主要在于脉冲种子光信号的产生方式不同。
MOPA光纤激光器脉冲种子光信号是由电脉冲驱动半导体激光芯片产生，即通过驱动电信号调制输出光信号，因此对于产生不同的脉冲参数（脉宽、重复频率、脉冲波形以及功率等）有很强的灵活性。
调Q光纤激光器的脉冲种子光信号是通过周期性地增大或降低谐振腔内的光损耗而产生脉冲光输出，结构简单实用。
MOPA光纤激光器和调Q光纤激光器的内部结构原理示意图如下：

二、输出光学参数
MOPA 光纤激光器输出脉冲宽度独立可调。MOPA光纤激光器的脉冲宽度具有任意可调谐性（范围为2ns～500 ns）。脉宽越窄，热影响区域越小，可以得到更高的加工精度。
调Q光纤激光器输出脉宽不可调，脉宽一般输出在80 ns～140 ns某一固定值不变。
MOPA 光纤激光器重复频率范围更宽， MOPA激光器重频可达到MHz的高频输出。高重频意味着高加工效率，且MOPA光纤激光器在高重频条件下仍能保持高峰值功率特性。
调Q光纤激光器因受限于Q开关的工作条件，输出频率区间较窄，高频仅可达到20～100 kHz。

三、应用场景
MOPA光纤激光器参数调节范围广，因此，除了可以覆盖常规的纳秒激光器的加工应用外，还可以利用其特有的窄脉宽、高重频、高峰值功率来实现一些特殊的激光精密加工应用。下面将从市面上的主要应用进行介绍。
（1）、氧化铝薄板表面剥除应用
现在的的电子产品越做越轻薄，许多的手机、平板、电脑都采用了轻薄的氧化铝作为产品的外壳。使用调Q激光器在薄铝板上打标导电位时，容易导致材料变形，背面产生“凸包”，直接影响了外观的美观性。而采用MOPA激光器较小脉宽的参数，即能使得材料不易变形，底纹也更加细腻亮白。这是由于MOPA激光器使用了小脉宽参数能让激光停留在材料的时间变得更短一些，而且又有足够高的能量可以清除阳极层，所以对于薄氧化铝板表面剥除阳极的加工，MOPA激光器是更佳的选择。
（2）、阳极铝打黑应用
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，这种应用在最近两年中逐渐被苹果、华为、小米、OPPO、VIVO、中兴、联想、魅族等电子厂商广泛用于电子产品的外壳上，用于标刻黑色印记的商标、型号等。而对于这类应用，目前只有MOPA激光器可以对其加工。由于MOPA激光器拥有宽广的脉冲宽度和脉冲频率调节范围，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。

特别是在医疗器械行业的激光打黑效果，因为这些产品是需要植入人体组织内，对深度要求极高（不能有明显深度，否则很容易刺伤人体组织的血小管），且必须100%的过盐雾测试，一旦破坏医疗器械的表面组织，整个产品就必须报废。MOPA光纤激光打标机在此领域的应用也是一个非常重要的应用。

（3）、彩色激光打标
彩色激光打标是新型的激光打标工艺。目前这项技术暂时只有MOPA激光器可以在不锈钢、铬、钛等金属材料上打标出彩色图案。在对不锈钢材料打彩色时，可以通过调整激光束来改变材料表面层的颜色变化，从而获得色彩不同的装饰效果，对不锈钢制品行业来说，可添加标记图案的色彩，可随心所欲编辑各种文字图案，方便易操作：环保无污染；标记速度快，可大幅度提升不锈钢制品的产品附加值，增强不锈钢制品的市场竞争力，为产品增加附加值。

（4）、电子、半导体、ITO激光精密加工应用
在电子、半导体以及ITO等精密加工中，很多时候需要用到精细的划线应用。调Ｑ激光器由于它的本身内构原因，无法调节脉宽参数，所以划的线难以做到极致精细。而MOPA激光器由于可以灵活的调节脉宽、频率参数，不仅可以使得划的线精细，而且边缘平滑不粗糙。

总的来说，MOPA光纤激光器脉宽和频率均可以独立可调，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。
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激光打标机的性能特点
MOPA激光打标机（阳极铝打黑激光打标机,彩色激光打标机）属于激光打标机类别，MOPA激光打标机采用直接电调制半导体激光器作为种子源（MOPA）方案的光纤激光器，与调Q光纤激光器相比，MOPA 光纤激光器脉冲频率和脉冲宽度是独立可控的，通过两项激光参数调整搭配，经高速扫描振镜系统可实现恒定的高峰值功率输出以及能适用于更广泛的标刻基材。具有高质量的激光束，使用成本低廉，十万小时免维护，适用于氧化铝打黑、304不锈钢打彩、剥阳极、剥涂层、半导体及电子行业、塑料以及其他敏感材料打标和PVC塑料管材行业，标记出来的图案字体环保符合ROHS标准。
MOPA激光打标机适用于金属及非金属材料的精细标刻工艺，如数码产品部件激光刻黑、手机后盖、IPAD、铝打黑、手机按键、塑胶透光按键、电子元器件、集成电路(IC)、电工电器、通讯产品、卫浴洁具、工具配件、刀具、眼镜钟表、珠宝首饰、汽车配件、箱包饰扣、炊具、不锈钢制品等诸多行业。
不过，很多客户在选择MOPA激光打标机的时候，期望它的加工速度和普通光纤激光打标机一致或者更高，但是，这个显著是事与愿违的。这两种技术是完全不同的技术路线。当雕刻彩色效果的时候，设备需要在极高的频率下以最小的线宽方式进行加工（填充密度一般是0.001-0.005），这样才能使得打出彩色效果的分辨率高，但是，因为填充密度这么大的话，势必就会减慢加工速度。此外，在金属深雕的激光加工过程中，MOPA激光打标机在效率上是没有优势的，但是，在底纹细腻程度上是有优势的。所以，广大的客户在选择激光打标机的时候，需要先了解这两种激光器类型的优缺点。以上仅供参考。

本文链接：http://www.heyinglaser.com.cn/net/news1/320.html

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