金属雕刻是激光打标领域的一项典型应用，即用激光光束将特定部分的金属材料去除，从而实现想要达到的效果或标识。在金属雕刻应用中，激光光束就像雕刻时使用的凿刀，将多余的金属材料凿掉。激光金属雕刻分为浅雕和深雕两种。通常浅雕的雕刻深度为5～25祄；深雕的深度一般较深，具体深度取决于不同的材料、所用激光的功率以及雕刻的时间。

深雕主要用于雕刻磨具、印章等。一般来讲，雕刻深度与被雕刻材料对激光的吸收情况、激光的功率以及激光在被雕刻材料上的作用时间等因素有关。深雕通常需要较长的作用时间。

在各种金塑材料的表面，都可以进行深雕和浅雕，比如雕刻标识码、公司商标以及更加复杂的图像等。

激光金属深雕的优点

激光在金属雕刻方面较传统的机械式金属雕刻具有很多优点，其中最大的优点是激光雕刻无需与被雕刻的工件接触，因此省去了许多夹具和刀具。另外激光雕刻的高精度特性，也特别适用于复杂图形的加工。

光纤激光器是过去5年中发展起来的一项新技术，具有可靠高、免维护以及光斑模式好等特点，已经在雕刻领域获得了广泛应用。与其他类型的激光器相比，光纤激光器由于具备脉宽短、重复频率高、峰值功率大等优点，在雕刻加工时，大大减少了热效应带来的负面影响，使得加工品质更加卓越，加工效率也大大提高。

G3脉冲激光器

与基于Q开关技术的光纤激光器不同的是，SPI激光公司生产的10～30W G3（第三代）脉冲激光器（见图1和图2）采用主振荡功率放大（MOPA）技术，即种子光的输出功率经过初级和二次放大后输出，得到所需要的输出功率，增益能量由二极管泵浦模块提供。由于其输出频率是由种子光的频率决定的，而种子激光的频率可通过电调制的方式直接控制，因此该激光器具有连续输出（当种子光的输出为连续输出时）和脉冲输出（当种子光的输出为脉冲输出时）两种运作模式。在脉冲模式下，其重频率范围为1～500kHz，峰值功率可达16kW，单脉冲能量可达1mJ，脉冲宽度可达10nm，并且内置有25种波形可供选择（见图3 和表1）。平均功率、峰值功率、脉冲频率和脉冲宽度等参数可根据应用需求调整，从而极大地拓宽了该激光器在雕刻方面的应用范围，极大地提高了加工效率。

图1：非晶硅薄膜太阳能电池图2：非晶硅薄膜太阳能电池的层叠结构

图2：基于主振荡功率放大（MOPA）技术的G3脉冲激光器示意图。

图3：SPI脉冲激光器内置25种波形可供选择。

表1：SPI 脉冲激光器技术指标。

另外，G3脉冲激光器的另一个特点是首脉冲的上升时间可通过预值电流（Simmer Current）的设定而改变，预值电流的设定范围为0～100%，当预值电流设定值为80%～90%时，首脉冲可即时达到所需强度 （见图4）。

在下面的实际应用中，将对SPI脉冲激光器的特点作进一步介绍。在金属雕刻时，需要较大的单脉冲能量和较高的峰值功率，深雕时需要较低的重复频率，从而使得激光光点具有较好的重叠性，因此加工速度较一般的打标相对较慢。

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图4：预值电流关闭（Simmer Current=0%，红色）和预值电流开启（Simmer Current=80%，蓝色）时的脉冲输出时域图。