Sommario
Laser a fibra MOPA e Q-switched
Confronto della struttura interna
Confronto parametri ottici
Confronto delle applicazioni
Confronto parametri tecnici
Esempi di diverse macchine per marcatura laser a fibra
Laser a fibra MOPA e Q-switched
MOPA è l'abbreviazione di Master Oscillator Power Amplifier. Un laser MOPA si riferisce a una struttura laser in cui sono inseriti in cascata un oscillatore laser e un amplificatore. Nel mondo industriale, un laser MOPA si riferisce a un laser a fibra pulsata a nanosecondi unico e più "intelligente" composto da una sorgente di semiconduttore laser e un amplificatore a fibra, pilotato da impulsi elettrici.
La sua "intelligenza" si riflette principalmente nella sua capacità di regolare in modo indipendente l'ampiezza dell'impulso di uscita (da 2 a 500 ns), con una frequenza di ripetizione fino a 1MHz. La struttura della sorgente del seme del Q-switched Laser a fibre inserisce un modulatore di perdita nella cavità oscillante della fibra, che genera un'uscita di luce a impulsi di nanosecondi con una determinata larghezza di impulso modulando periodicamente la perdita ottica nella cavità.
I laser pulsati a nanosecondi sono ben consolidati in applicazioni industriali come la marcatura di metalli, la saldatura, la pulizia e il taglio. Quali sono i due principali tipi di laser pulsati a nanosecondi, quali sono le differenze, i vantaggi e gli svantaggi di una struttura MOPA rispetto a una struttura Q-switch? Per semplificare la comprensione, discutiamo le differenze attraverso una semplice analisi della struttura interna dei laser, dei parametri ottici di output e degli scenari applicativi.
Confronto della struttura interna
Confronto tra la struttura interna e i principi di un generatore laser a fibra MOPA e un generatore laser a fibra Q-switched.
La principale differenza nella struttura interna tra i laser a fibra MOPA e i laser a fibra Q-switched è il modo in cui viene generato il segnale ottico del seme di impulso.
Il segnale ottico del seme di impulso laser a fibra MOPA è generato da un impulso elettrico che guida il chip laser a semiconduttore. In altre parole, il segnale ottico in uscita viene modulato pilotando il segnale elettrico, consentendogli di generare parametri di impulso variabili (ampiezza dell'impulso, frequenza di ripetizione, forma dell'impulso e potenza). Ciò è estremamente utile quando si contrassegnano materiali sensibili come la plastica.
Il segnale ottico del seme pulsato della fibra Q-switch genera il laser un'uscita di luce pulsata aumentando o diminuendo periodicamente la perdita ottica del risonatore. Ha una struttura semplice e quindi anche un vantaggio di prezzo. Tuttavia, a causa dell'influenza dei dispositivi Q-switch, i parametri degli impulsi sono limitati.
Confronto parametri ottici
La larghezza dell'impulso di uscita del laser a fibra MOPA è regolabile indipendentemente e arbitrariamente (da 2 ns a 500 ns). Più stretta è la larghezza dell'impulso, minore è l'area interessata dal calore e maggiore è la precisione di lavorazione. Il laser a fibra Q-switched non è regolabile ed è generalmente invariato intorno a un valore fisso compreso tra 80 e 140 ns.
I laser a fibra MOPA hanno una gamma di frequenza di ripetizione più ampia e possono raggiungere un'uscita ad alta frequenza di 1 MHz. Un'elevata frequenza di ripetizione significa un'elevata efficienza di elaborazione e MOPA può mantenere caratteristiche di potenza di picco elevate in condizioni di frequenza di ripetizione elevata. A causa delle limitazioni delle condizioni di lavoro del Q-switch, i laser a fibra Q-switch hanno un intervallo di frequenza di uscita ristretto, raggiungendo solo una frequenza di ~100 kHz.
Confronto delle applicazioni
La differenza nelle possibili applicazioni delle macchine per marcatura laser MOPA e delle macchine per marcatura laser Q-Switch è significativa.
Alumina Applicazioni con superficie spellata
Attualmente, un numero crescente di prodotti elettronici sottili come telefoni cellulari, tablet e computer utilizzano ossido di alluminio sottile come struttura principale, o guscio, costituente. L'uso dei laser Q-switch su una sottile lastra di alluminio può facilmente portare alla deformazione del materiale o produrre uno "scafo convesso" che ne influenza direttamente l'aspetto. La minore larghezza di impulso dei marcatori laser MOPA consente modifiche facili e accurate al materiale, l'ombreggiatura è più delicata e qualsiasi bianco è più luminoso. Ciò è dovuto al fatto che la macchina laser MOPA è più veloce a causa della minore larghezza dell'impulso che richiede meno tempo a contatto con il materiale. Inoltre, il laser ad alta energia rimuove lo strato di anodo, e quindi il laser MOPA è una scelta migliore per spellare o alterare le sottili superfici delle lastre di alluminio.
Marcatura nera su Allumina Anodica
L'uso di laser su superfici di allumina anodica può creare segni neri, grafica o testo. Apple, Huawei, Lenovo e Samsung hanno ampiamente utilizzato la marcatura nera per creare marchi, loghi e testo sui gusci dei loro prodotti elettronici negli ultimi due anni. Solo i laser MOPA possono essere impiegati per questo tipo di applicazione. La loro ampia larghezza dell'impulso e le gamme di frequenza dell'impulso regolabili che consentono una larghezza dell'impulso ridotta e parametri ad alta frequenza, possono marcare efficacemente la superficie del materiale. Diverse combinazioni di parametri possono anche abilitare diverse sfumature di grigio.
Applicazioni di lavorazione di precisione elettronica, di semiconduttori e ITO
Nell'industria elettronica, semiconduttori, ITO e altre applicazioni di lavorazione di precisione devono utilizzare la marcatura a linee sottili. Le linee sottili sono difficili da ottenere con le strutture laser Q-switch, a causa della loro incapacità di regolare i parametri dell'ampiezza dell'impulso. Le macchine laser MOPA possono essere flessibili e regolare i parametri della larghezza dell'impulso e della frequenza, che possono non solo creare linee molto sottili, ma anche bordi lisci.
Oltre alle applicazioni sopra indicate, le macchine laser MOPA e laser Q-switch possono essere utilizzate in molteplici applicazioni. La tabella seguente fornisce alcuni esempi tipici di applicazione:
dopo aver confrontato i due tipi, è chiaro che le macchine per marcatura laser a fibra MOPA possono sostituire gli incisori laser a fibra Q-switched in molte applicazioni. In molte delle applicazioni di fascia più alta, un incisore laser a fibra MOPA è un'opzione molto migliore rispetto a un sistema di marcatura laser a fibra Q-switched.
Confronto parametri tecnici
Somiglianze e differenze dei parametri tecnici della macchina per marcatura laser MOPA e Q-Switch
Esempi di diverse macchine per marcatura laser a fibra
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| Macchina per marcatura laser a fibra MOPA | Macchina per marcatura laser a fibra Q-Switch |
Sommario
Per riassumere, i laser a fibra MOPA hanno una copertura più ampia dei parametri laser, una regolazione più flessibile e una gamma di applicazioni più completa rispetto ai laser a fibra Q-switched. In termini di macchine con la stessa potenza, i laser a fibra Q-switch sono più economici sotto diversi aspetti. Pertanto, questi due tipi di macchine laser pulsate a nanosecondi hanno diversi punti di forza, a seconda di dove devono essere utilizzate, su quale scala e quanto intricato deve essere il dettaglio di lavorazione.
Fonte da Stilecnc
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