QスイッチレーザーとMOPAレーザー

近年、レーザーマーキング分野におけるパルスファイバーレーザーの応用が急速に発展しており、その中でも電子3C製品、機械、食品、包装などの分野での応用が非常に広範囲にわたっています。

現在、市場でレーザーマーキングに使用されているパルスファイバーレーザーの種類には、主に Q スイッチ技術と MOPA 技術が含まれます。MOPA (Master Oscillator Power-Amplifier) レーザーとは、レーザー発振器と増幅器がカスケード接続されたレーザー構造を指します。業界では、MOPA レーザーは、電気パルスによって駆動される半導体レーザー シード ソースとファイバー増幅器で構成される、ユニークでより「インテリジェントな」ナノ秒パルス ファイバー レーザーを指します。その「インテリジェンス」は主に出力パルス幅に反映されており、独立して調整可能（範囲 2ns ～ 500ns）であり、繰り返し周波数はメガヘルツにも達します。Qスイッチファイバーレーザーのシードソース構造は、ファイバー発振器のキャビティ内に損失変調器を挿入し、キャビティ内の光損失を周期的に変調することで一定のパルス幅を持つナノ秒パルス光出力を生成します。

レーザーの内部構造

MOPA ファイバーレーザーと Q スイッチファイバーレーザーの内部構造の違いは、主にパルスシード光信号の生成方法の違いにあります。MOPAファイバーレーザーパルスシード光信号は、半導体レーザーチップを駆動する電気パルスによって生成されます。つまり、出力光信号は駆動電気信号によって変調されるため、さまざまなパルスパラメータ（パルス幅、繰り返し周波数）の生成に非常に強力です。 、パルス波形とパワーなど）柔軟性。Qスイッチファイバーレーザーのパルスシード光信号は、共振空洞内の光損失を周期的に増加または減少させることによってパルス光出力を生成し、構造が簡単で価格面で有利です。ただし、Q スイッチング デバイスの影響により、パルス パラメータには一定の制限があります。

出力光学パラメータ

MOPA ファイバー レーザーの出力パルス幅は個別に調整可能です。MOPAファイバーレーザーのパルス幅は任意に調整可能(範囲2ns～500ns)。パルス幅が狭いほど熱影響部が小さくなり、より高い加工精度が得られます。Q スイッチ ファイバー レーザーの出力パルス幅は調整できず、パルス幅は一般に 80 ns ～ 140 ns の間の特定の固定値で一定です。MOPA ファイバー レーザーは、より広い繰り返し周波数範囲を備えています。MOPA レーザーの再周波数は MHz の高周波出力に達します。高い繰り返し周波数は高い処理効率を意味し、MOPA は高い繰り返し周波数条件下でも高いピーク電力特性を維持できます。Q スイッチ ファイバー レーザーは Q スイッチの動作条件によって制限されるため、出力周波数範囲は狭く、高周波は ~100 kHz までしか到達できません。

応用シナリオ

MOPAファイバーレーザーはパラメータ調整範囲が広いです。したがって、従来のナノ秒レーザーの加工アプリケーションをカバーすることに加えて、その独特の狭いパルス幅、高い繰り返し周波数、および高いピークパワーを利用して、いくつかのユニークな精密加工アプリケーションを実現することもできます。そのような：

1.酸化アルミニウムシートの表面剥離の応用

今日の電子製品はより薄く、より軽くなってきています。多くの携帯電話、タブレット、コンピューターは、製品のシェルとして薄くて軽い酸化アルミニウムを使用しています。Qスイッチレーザーを使用して薄いアルミニウム板に導電性の位置をマークする場合、材料の変形が起こりやすく、裏面に「凸包」が発生し、外観の美観に直接影響します。MOPA レーザーのより小さいパルス幅パラメーターを使用すると、材料が変形しにくくなり、シェーディングがより繊細で明るくなります。これは、MOPA レーザーが小さなパルス幅パラメーターを使用してレーザーが材料上に留まる時間を短くし、陽極層を除去するのに十分な高いエネルギーを備えているためです。そのため、薄い酸化アルミニウムの表面にある陽極を剥離する処理には適しています。プレートの場合は、MOPA レーザーの方が良い選択です。

2.アルマイト黒染め塗装

従来のインクジェットやシルクスクリーン技術の代わりに、レーザーを使用して陽極酸化アルミニウム素材の表面に黒色の商標、モデル、文字などをマーキングする技術で、電子デジタル製品のシェルに広く使用されています。

MOPA パルス ファイバー レーザーは広いパルス幅と繰り返し周波数の調整範囲を備えているため、狭いパルス幅と高周波パラメーターを使用すると、材料の表面に黒い効果を付けることができます。パラメータの異なる組み合わせによって、異なるグレー レベルをマークすることもできます。効果。

したがって、さまざまな黒色度と手触り感のプロセス効果に対する選択性が高く、市場では陽極酸化アルミニウムを黒色化するための好ましい光源となっています。マーキングは、ドットモードと調整されたドットパワーの 2 つのモードで実行されます。ドットの密度を調整することで、さまざまなグレースケール効果をシミュレートでき、カスタマイズされた写真や個人的な工芸品を陽極酸化アルミニウム素材の表面にマークすることができます。

3.カラーレーザーマーキング

ステンレススチールのカラー用途では、レーザーは小および中程度のパルス幅と高周波数で動作する必要があります。色の変化は主に周波数と電力の影響を受けます。これらの色の違いは、主にレーザー自体の単一パルス エネルギーと、素材上のレーザー スポットの重なり率に影響されます。MOPA レーザーのパルス幅と周波数は独立して調整できるため、そのうちの 1 つを調整しても他のパラメーターには影響しません。これらが連携することで、Qスイッチレーザーでは実現できないさまざまな可能性が実現します。実際のアプリケーションでは、パルス幅、周波数、パワー、速度、充填方法、充填間隔、その他のパラメーターを調整し、さまざまなパラメーターを並べ替えたり組み合わせたりすることで、より多くの色効果、豊かで繊細な色をマークできます。ステンレス製の食器や医療機器、手工芸品などに、華やかなロゴや模様を刻印し、美しい装飾効果を発揮します。

一般に、MOPAファイバーレーザーのパルス幅と周波数は独立して調整でき、調整パラメーターの範囲が広いため、加工が細かく、熱影響が低く、酸化アルミニウムシートのマーキング、陽極酸化アルミニウムの加工に優れた利点があります。黒染め、ステンレスの着色。Qスイッチファイバーレーザーでは得られない効果を実現 Qスイッチファイバーレーザーは強いマーキングパワーが特徴で、金属の深彫り加工には一定の利点がありますが、マーキング効果は比較的粗いです。一般的なマーキング アプリケーションでは、MOPA パルス ファイバー レーザーと Q スイッチ ファイバー レーザーが比較されます。その主な特徴を次の表に示します。ユーザーは、マーキング材料と効果の実際のニーズに応じて、適切なレーザーを選択できます。

MOPAファイバーレーザーのパルス幅と周波数は独立して調整可能で、調整パラメーターの範囲が広いため、加工が細かく、熱影響が少なく、酸化アルミニウムシートのマーキング、アルマイト黒染め、ステンレス鋼の着色、そして板金溶接。Qスイッチファイバーレーザーでは得られない効果。Q スイッチ ファイバー レーザーは強力なマーキング出力を特徴としており、金属の深彫り加工には一定の利点がありますが、マーキング効果は比較的粗いです。

一般に、MOPA ファイバー レーザーは、レーザーのハイエンド マーキングおよび溶接アプリケーションにおいて Q スイッチ ファイバー レーザーをほぼ置き換えることができます。今後、MOPAファイバーレーザーの開発は、より狭パルス幅、より高周波化を方向性とし、同時に高出力、高エネルギー化を進め、レーザー材料の微細加工の新たな要求を満たし続け、レーザー除錆やライダーなどの開発。その他の新しい応用分野。