近几年来，脉冲光纤激光器在激光标刻领域的应用发展迅速，其中在电子3C产品、机械、食品、包装等领域的应用已经非常广泛。
阳极氧化铝打黑应用
目前市面上应用于标刻的脉冲光纤激光器类型主要有基于调Q技术和MOPA技术。调Q光纤激光器在早些年之前就引入了国内，而MOPA脉冲光纤激光器则是近几年才逐渐发展起来的一种更为新型的技术。
2014年以前，国内MOPA 脉冲光纤激光器市场几乎被国外IPG、SPI等公司垄断，但在2014年以后，国内如深圳杰普特、创鑫、一品等公司的产品相继研发成功，并推入市场，逐渐占领了部分市场份额。
作为一种更先进的激光技术，MOPA脉冲光纤激光器技术与调Q技术相比，其主要的区别和应用优势又是什么呢？本文将简单予以介绍。
MOPA技术与调Q技术
光纤激光器的区别
目前市面上主流的脉冲输出光纤激光器主要是基于声光调Q技术和种子源MOPA技术实现的。
声光调Q技术
声光调Q脉冲光纤激光器主要是采用光纤型的声光Q开关（AO）实现全光纤结构的脉冲激光输出，或作为种子源激光器再经过功率放大输出。
其主要特点是激光器腔长较长，输出激光的脉宽较宽，在放大过程中脉冲波形很难压窄，且脉宽和重复频率相互关联，脉冲宽度一般在100 ns左右，重复频率的可调范围一般在几十kHz，单脉冲能量较大，在金属材料深度打标方面有一定的应用优势。
MOPA技术
为灵活控制最终的激光输出和保持良好的光束质量，MOPA脉冲光纤激光器则一般采用直接脉冲调制的半导体激光器LD作为种子源，小功率LD很容易通过驱动电流来直接调制输出参数，如重复频率、脉宽、脉冲波形等，以光纤功率放大器进行光脉冲放大实现高功率输出，光纤功率放大器严格按照种子激光进行原形放大，而不改变种子激光的基本特性。
因此，MOPA脉冲激光器的主要特点是脉冲宽度和重复频率独立可调，脉冲波形可通过电信号灵活调制，脉宽调节范围较大，一般在1-400 ns，重复频率调节范围在1-2 MHz，可实现高达几十kW的峰值功率输出，在精细标刻、氧化铝打黑、不锈钢打彩等领域的应用优势非常明显。
另外，由于调Q技术和MOPA技术实现脉冲输出的机制不同，调Q光纤激光器在脉冲上升沿缓慢，且不可调制，前面数个脉冲不可用；MOPA光纤激光器采用电信号调制，脉冲齐整，首脉冲可用，在某些特殊场合具有独特的应用。
MOPA脉冲光纤激光器在标刻领域中的应用
和调Q光纤激光器比较，MOPA脉冲光纤激光器几乎可以胜任其在标刻领域的所有应用。调Q激光器受制于它的本身原理，无法调节脉宽参数，所以难以做到精细标刻。
而MOPA激光器由于可以灵活的调节脉宽、频率参数、脉宽和重复频率调节范围大，单脉冲能量易于控制，不仅可以使得标刻更为精细，而且边缘显得平滑不会粗糙，效果更佳、观感更好。
对于阳极氧化铝打黑和不锈钢打彩等应用， MOPA脉冲光纤激光器的峰值功率较高，可以实现调Q激光器所不能达到的效果，有其独特的应用价值。
氧化铝薄板表面剥除应用
随着数码产品的便携轻薄化，外壳制作的越发的薄。使用激光在清除油漆层时，容易导致背面变形，背面产生“凸包”，影响外观的美观性。采用MOPA激光器较小脉宽的参数，让激光停留在材料的时间变得更短，在能清除油漆层的前提下，提高速度，热量残留就少，不易形成“凸包”，既能使得材料不易变形，底纹也更加细腻亮白。所以对于氧化铝薄板表面剥除的加工，MOPA脉冲光纤激光器是更佳的选择。
阳极氧化铝打黑应用
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，从而代替传统的喷墨、丝印技术，已经广泛应用于电子数码产品的外壳上。
由于MOPA脉冲光纤激光器拥有宽广的脉冲宽度和重复频率调节范围，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。
因此对于不同黑度、手感的工艺效果拥有更多的选择性，是目前市场上阳极氧化铝打黑的首选光源。采用打点模式和调整点功率两种模式进行标刻，通过调整点的疏密程度还可以模拟出不同的灰度效果，在阳极氧化铝材料表面标刻定制化的照片和个性化的工艺品等。
不锈钢打彩应用
在不锈钢打彩应用中，要求激光器工作在中小脉宽和高频率下，色彩的变化主要受频率和功率的影响。
这些颜色上的差异，主要是受激光本身单脉冲能量以及它在材料上的光斑重叠率所影响。由于MOPA激光器脉宽和频率独立可调，调整其中一项并不会影响其他参数，他们相互配合，可以实现多种可能，这是调Q激光器无法实现的。
在实际应用中，通过调节脉宽、频率、功率、速度、填充方式、填充间距等参数，使不同参数之间排列组合，就可以标刻出更多它的颜色效果，色彩丰富而细腻。在不锈钢材料的餐具、医疗器械和工艺品上，可以标刻出绚丽的Logo或图案，起到美观装饰的效果。
不锈钢打彩应用
总的来说，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脉冲光纤激光器在焊接领域中的应用
使用MOPA脉冲光纤激光器实现薄片金属及异质金属材料焊接，是近两年新兴起的一种应用方向。
脉冲激光焊接的主要原理是高强度的脉冲激光束辐射至金属表面，通过激光与金属的相互作用，金属吸收激光转化为热能使金属熔化后冷却结晶，从而实现匙孔式焊接，力学性能优良、热应力和热影响区小、可实现难熔材料与异质金属的焊接。
与传统的YAG激光器和准连续（QCW）激光器焊接比较，MOPA脉冲光纤激光器脉冲能量和峰值功率可通过设置参数灵活调节，具有光斑精细，不容易破坏材料，熔深更大，拉拔力更强等优势，特别适合薄片、精细焊接、异种材料的焊接，在手机天线弹片、动力电池极片焊接等领域中已经得到了广泛的应用。
天线弹片焊接应用
手机或者平板电脑的天线弹片，是用来发射或接收无线电波的电磁波器件，采用激光脉冲焊接方式将金属弹片焊接在导电位上，可以起到抗氧化、抗腐蚀的作用，一般包括镀金铝、镀铜钢、镀金钢等作为弹片焊接到铝合金或镁铝合金机壳的应用。
使用深圳杰普特公司的JPT-120 W纳秒光纤激光焊接天线弹片，焊接熔深比传统激光更深，拉拔力达过10-30 N，焊点更细腻，并通过打标软件很容易的设置可调节焊点的大小。
电池极片焊接应用
电池极片焊接，是指锂电池或动力电池在极片的极耳端采用焊接方式使不同金属材料之间相结合，一般包括镍条与铝条之间的焊接、镀镍铜与铝的焊接、镍条与钢条的焊接应用等。
采用JPT-120 W纳秒光纤激光器焊接可使得焊点更精细美观、背痕更轻，具有撕拉力更大的优势。
总结与展望
MOPA光纤激光器脉宽和频率独立可调，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、不锈钢打彩及薄片金属焊接等方面优势突出，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。
总体说来，在激光高端标刻和焊接应用领域，MOPA光纤激光器几乎可以取代调Q光纤激光器。未来MOPA光纤激光器的发展将以更窄脉宽、更高频率为方向，同时向更高功率、更高能量进军，不断满足激光材料精细加工的新要求，并不断开拓如激光除锈、激光雷达等新的应用领域。
转载请注明出处。
相关文章
热门资讯
精彩导读
关注我们
