近幾年來，脈沖光纖激光器在激光標刻領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展迅速，其中在電子3C產(chǎn)品、機械、食品、包裝等領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛。
目前市面上應(yīng)用于標刻的脈沖光纖激光器類型主要有基于調(diào)Q技術(shù)和MOPA技術(shù)。調(diào)Q光纖激光器在早些年之前就引入了國內(nèi)，而MOPA脈沖光纖激光器則是近幾年才逐漸發(fā)展起來的一種更為新型的技術(shù)。
2014年以前，國內(nèi)MOPA 脈沖光纖激光器市場幾乎被國外IPG、SPI等公司壟斷，但在2014年以后，國內(nèi)如深圳杰普特、創(chuàng)鑫、一品等公司的產(chǎn)品相繼研發(fā)成功，并推入市場，逐漸占領(lǐng)了部分市場份額。
作為一種更先進的激光技術(shù)，MOPA脈沖光纖激光器技術(shù)與調(diào)Q技術(shù)相比，其主要的區(qū)別和應(yīng)用優(yōu)勢又是什么呢？本文將簡單予以介紹。
MOPA技術(shù)與調(diào)Q技術(shù)光纖激光器的區(qū)別
目前市面上主流的脈沖輸出光纖激光器主要是基于聲光調(diào)Q技術(shù)和種子源MOPA技術(shù)實現(xiàn)的。
聲光調(diào)Q技術(shù)
聲光調(diào)Q脈沖光纖激光器主要是采用光纖型的聲光Q開關(guān)（AO）實現(xiàn)全光纖結(jié)構(gòu)的脈沖激光輸出，或作為種子源激光器再經(jīng)過功率放大輸出。
其主要特點是激光器腔長較長，輸出激光的脈寬較寬，在放大過程中脈沖波形很難壓窄，且脈寬和重復(fù)頻率相互關(guān)聯(lián)，脈沖寬度一般在100 ns左右，重復(fù)頻率的可調(diào)范圍一般在幾十kHz，單脈沖能量較大，在金屬材料深度打標方面有一定的應(yīng)用優(yōu)勢。
MOPA技術(shù)
為靈活控制最終的激光輸出和保持良好的光束質(zhì)量，MOPA脈沖光纖激光器則一般采用直接脈沖調(diào)制的半導(dǎo)體激光器LD作為種子源，小功率LD很容易通過驅(qū)動電流來直接調(diào)制輸出參數(shù)，如重復(fù)頻率、脈寬、脈沖波形等，以光纖功率放大器進行光脈沖放大實現(xiàn)高功率輸出，光纖功率放大器嚴格按照種子激光進行原形放大，而不改變種子激光的基本特性。
因此，MOPA脈沖激光器的主要特點是脈沖寬度和重復(fù)頻率獨立可調(diào)，脈沖波形可通過電信號靈活調(diào)制，脈寬調(diào)節(jié)范圍較大，一般在1-400 ns，重復(fù)頻率調(diào)節(jié)范圍在1-2 MHz，可實現(xiàn)高達幾十kW的峰值功率輸出，在精細標刻、氧化鋁打黑、不銹鋼打彩等領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢非常明顯。
另外，由于調(diào)Q技術(shù)和MOPA技術(shù)實現(xiàn)脈沖輸出的機制不同，調(diào)Q光纖激光器在脈沖上升沿緩慢，且不可調(diào)制，前面數(shù)個脈沖不可用；MOPA光纖激光器采用電信號調(diào)制，脈沖齊整，首脈沖可用，在某些特殊場合具有獨特的應(yīng)用。
MOPA脈沖光纖激光器在標刻領(lǐng)域中的應(yīng)用
和調(diào)Q光纖激光器比較，MOPA脈沖光纖激光器幾乎可以勝任其在標刻領(lǐng)域的所有應(yīng)用。調(diào)Q激光器受制于它的本身原理，無法調(diào)節(jié)脈寬參數(shù)，所以難以做到精細標刻。
而MOPA激光器由于可以靈活的調(diào)節(jié)脈寬、頻率參數(shù)、脈寬和重復(fù)頻率調(diào)節(jié)范圍大，單脈沖能量易于控制，不僅可以使得標刻更為精細，而且邊緣顯得平滑不會粗糙，效果更佳、觀感更好。
對于陽極氧化鋁打黑和不銹鋼打彩等應(yīng)用， MOPA脈沖光纖激光器的峰值功率較高，可以實現(xiàn)調(diào)Q激光器所不能達到的效果，有其獨特的應(yīng)用價值。
氧化鋁薄板表面剝除應(yīng)用
隨著數(shù)碼產(chǎn)品的便攜輕薄化，外殼制作的越發(fā)的薄。使用激光在清除油漆層時，容易導(dǎo)致背面變形，背面產(chǎn)生“凸包”，影響外觀的美觀性。采用MOPA激光器較小脈寬的參數(shù)，讓激光停留在材料的時間變得更短，在能清除油漆層的前提下，提高速度，熱量殘留就少，不易形成“凸包”，既能使得材料不易變形，底紋也更加細膩亮白。所以對于氧化鋁薄板表面剝除的加工，MOPA脈沖光纖激光器是更佳的選擇。
陽極氧化鋁打黑應(yīng)用
使用激光在陽極氧化鋁材料表面標刻出黑色的商標、型號、文字等，從而代替?zhèn)鹘y(tǒng)的噴墨、絲印技術(shù)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電子數(shù)碼產(chǎn)品的外殼上。
由于MOPA脈沖光纖激光器擁有寬廣的脈沖寬度和重復(fù)頻率調(diào)節(jié)范圍，采用窄脈寬、高頻率的參數(shù)可以在材料表面打標出黑色的效果，通過不同的參數(shù)組合還可以打標出不同灰度的效果。
因此對于不同黑度、手感的工藝效果擁有更多的選擇性，是目前市場上陽極氧化鋁打黑的首選光源。采用打點模式和調(diào)整點功率兩種模式進行標刻，通過調(diào)整點的疏密程度還可以模擬出不同的灰度效果，在陽極氧化鋁材料表面標刻定制化的照片和個性化的工藝品等。
不銹鋼打彩應(yīng)用
在不銹鋼打彩應(yīng)用中，要求激光器工作在中小脈寬和高頻率下，色彩的變化主要受頻率和功率的影響。
這些顏色上的差異，主要是受激光本身單脈沖能量以及它在材料上的光斑重疊率所影響。由于MOPA激光器脈寬和頻率獨立可調(diào)，調(diào)整其中一項并不會影響其他參數(shù)，他們相互配合，可以實現(xiàn)多種可能，這是調(diào)Q激光器無法實現(xiàn)的。
在實際應(yīng)用中，通過調(diào)節(jié)脈寬、頻率、功率、速度、填充方式、填充間距等參數(shù)，使不同參數(shù)之間排列組合，就可以標刻出更多它的顏色效果，色彩豐富而細膩。在不銹鋼材料的餐具、醫(yī)療器械和工藝品上，可以標刻出絢麗的Logo或圖案，起到美觀裝飾的效果。
不銹鋼打彩應(yīng)用
總的來說，在常見的標刻應(yīng)用領(lǐng)域中，MOPA脈沖光纖激光器與調(diào)Q光纖激光器相比較，其主要特點如下表所示。用戶可根據(jù)對標刻材料和效果的實際需要，正確選用合適的激光器。
MOPA脈沖光纖激光器在焊接領(lǐng)域中的應(yīng)用
使用MOPA脈沖光纖激光器實現(xiàn)薄片金屬及異質(zhì)金屬材料焊接，是近兩年新興起的一種應(yīng)用方向。
脈沖激光焊接的主要原理是高強度的脈沖激光束輻射至金屬表面，通過激光與金屬的相互作用，金屬吸收激光轉(zhuǎn)化為熱能使金屬熔化后冷卻結(jié)晶，從而實現(xiàn)匙孔式焊接，力學性能優(yōu)良、熱應(yīng)力和熱影響區(qū)小、可實現(xiàn)難熔材料與異質(zhì)金屬的焊接。
與傳統(tǒng)的YAG激光器和準連續(xù)（QCW）激光器焊接比較，MOPA脈沖光纖激光器脈沖能量和峰值功率可通過設(shè)置參數(shù)靈活調(diào)節(jié)，具有光斑精細，不容易破壞材料，熔深更大，拉拔力更強等優(yōu)勢，特別適合薄片、精細焊接、異種材料的焊接，在手機天線彈片、動力電池極片焊接等領(lǐng)域中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。
天線彈片焊接應(yīng)用
手機或者平板電腦的天線彈片，是用來發(fā)射或接收無線電波的電磁波器件，采用激光脈沖焊接方式將金屬彈片焊接在導(dǎo)電位上，可以起到抗氧化、抗腐蝕的作用，一般包括鍍金鋁、鍍銅鋼、鍍金鋼等作為彈片焊接到鋁合金或鎂鋁合金機殼的應(yīng)用。
使用深圳杰普特公司的JPT-120 W納秒光纖激光焊接天線彈片，焊接熔深比傳統(tǒng)激光更深，拉拔力達過10-30 N，焊點更細膩，并通過打標軟件很容易的設(shè)置可調(diào)節(jié)焊點的大小。
電池極片焊接應(yīng)用
電池極片焊接，是指鋰電池或動力電池在極片的極耳端采用焊接方式使不同金屬材料之間相結(jié)合，一般包括鎳條與鋁條之間的焊接、鍍鎳銅與鋁的焊接、鎳條與鋼條的焊接應(yīng)用等。
采用JPT-120 W納秒光纖激光器焊接可使得焊點更精細美觀、背痕更輕，具有撕拉力更大的優(yōu)勢。
總結(jié)與展望
MOPA光纖激光器脈寬和頻率獨立可調(diào)，且調(diào)節(jié)參數(shù)范圍大，因此加工精細，熱效應(yīng)低，在氧化鋁薄板標刻、陽極氧化鋁打黑、不銹鋼打彩及薄片金屬焊接等方面優(yōu)勢突出，可以實現(xiàn)調(diào)Q光纖激光器所不能達到的效果。
而調(diào)Q光纖激光器特點在于標刻力度較強，在金屬的深雕加工中有一定的優(yōu)勢，但標刻效果較為粗糙。
總體說來，在激光高端標刻和焊接應(yīng)用領(lǐng)域，MOPA光纖激光器幾乎可以取代調(diào)Q光纖激光器。未來MOPA光纖激光器的發(fā)展將以更窄脈寬、更高頻率為方向，同時向更高功率、更高能量進軍，不斷滿足激光材料精細加工的新要求，并不斷開拓如激光除銹、激光雷達等新的應(yīng)用領(lǐng)域。
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