最近幾年，工業(yè)制造中對精密打標(biāo)的需求出現(xiàn)積極的勢頭。尤其是，優(yōu)質(zhì)消費品的生產(chǎn)正推動這一趨 勢以確保最高質(zhì)量，例如用于部件跟蹤、管理供應(yīng)鏈質(zhì)量以及防范產(chǎn)品盜版的徽標(biāo)和超精細(xì)二維矩陣代碼的打標(biāo)。在許多情況下，此類代碼有意讓消費者無法看到，但可由生產(chǎn)流程中的傳感器讀取。激光打標(biāo)機(jī)（laser marking machine）是用激光束在各種不同的物質(zhì)表面打上永久的標(biāo) 記。打標(biāo)的效應(yīng)是通過表層物質(zhì)的蒸發(fā)露出深層物質(zhì)，從而 刻出精美的圖案、商標(biāo)和文字，激光打標(biāo)機(jī)主要分為，CO2 激光打標(biāo)機(jī)，半導(dǎo)體激光打標(biāo)機(jī)、光纖激光打標(biāo)機(jī)和 YAG 激光打標(biāo)機(jī)，激光打標(biāo)機(jī)主要應(yīng)用于一些要求更精細(xì)、精度更高的場合。

由于這些優(yōu)勢，各種工業(yè)制造行業(yè)中越來越多地利用精 密激光打標(biāo)，包括微電子、半導(dǎo)體和汽車行業(yè)。

激光打標(biāo)技術(shù)作為一種現(xiàn)代精密加工方法，與腐化侵蝕 ，電火花加工，機(jī)械刻劃，印刷等傳統(tǒng)的加工方法相比， 具有無與倫比的優(yōu)勢：

1、采用激光打標(biāo)做加工手段，與工件之間沒有加工力的作用，具有無接觸，無切削力，熱影響小的優(yōu)點，保證了 工件的原有精度。

2、激光的空間控制性和時間控制性很好，對加工對象的材料品質(zhì)、形狀、尺寸和加工環(huán)境的自 由度都很大，特別適用于自動化加工和特殊面加工。

3、激光打標(biāo)機(jī)標(biāo)刻刻劃精細(xì)，線條可以達(dá)到毫米到微米量級，采用激光標(biāo)刻 技術(shù)制作的標(biāo)記仿造和更改都非常困難， 對產(chǎn)品 (Product) 防偽極為重要。

4、激光加工系統(tǒng) (system) 與計算機(jī) 數(shù)控技術(shù)相結(jié)合可構(gòu)成高效自動化加工設(shè)備 (shèbèi)，可以打出各種文字，符號和圖案，易于用軟件設(shè)計標(biāo)刻圖樣，更改標(biāo) 記網(wǎng)站內(nèi)容，適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)高效率，快節(jié)奏的要求。

要實現(xiàn)這些精密打標(biāo)結(jié)果，激光器類型的選擇至關(guān)重要。激光打標(biāo)公認(rèn)的原理有兩種：一種是“熱加工”具有較高能量 密度的激光束（它是集中的能量流），照射在被加工材料表面上，材料表面吸收激 光能量，在照射區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生熱激發(fā)過程， 從而使材料表面（或涂層）溫度上升，產(chǎn) 生變態(tài)、熔融、燒蝕、蒸發(fā)等現(xiàn)象。而另 一種“冷加工”則是用具有很高負(fù)荷能量 的（紫外）光子，來打斷材料（特別是有 機(jī)材料）或周圍介質(zhì)內(nèi)的化學(xué)鍵，至使材 料發(fā)生非熱過程破壞。這種冷加工在激光標(biāo)記加工中具有特殊的意義，因為它不是 熱燒蝕，而是不產(chǎn)生 " 熱損傷 " 副作用的、 打斷化學(xué)鍵的冷剝離，因而對被加工表面的里層和附近區(qū)域不產(chǎn)生加熱或熱變形等作用。例如，電子工業(yè)中使用準(zhǔn)分子激光器在基底材料上沉積化學(xué)物質(zhì)薄膜，在半導(dǎo)體基片上開出狹窄的槽。

更低精度、更低質(zhì)量的激光打標(biāo)主要使用紅外光纖激光器，原因是成本較低。 而在另一個極端，超短脈沖皮秒和飛秒激器能夠在幾乎任何材料中生成最高質(zhì)量的打標(biāo)結(jié)果和二維矩陣代碼，但成本高出許 多。成本與性能困境的解決方案是設(shè)計精良的脈沖紫外納秒激光器。

Spectra-Physics Explorer ® One ? 系 列，可滿足打標(biāo)尺寸小到 100 μm 的超精 細(xì)數(shù)據(jù)矩陣所需的所有關(guān)鍵要求。由于能夠聚焦到更緊密的光斑尺寸，并且在大多數(shù)材料中的吸收深度較淺，紫外波長可產(chǎn)生更精細(xì)的特征和標(biāo)記。Explorer One 還可提供極高的光束質(zhì)量，即像散性和 M 2 都很低的圓形光束剖面，讓用戶能夠 實現(xiàn)接近衍射極限的焦點光斑。Explorer One 激光器的典型橢圓度 <1.1，像散性 <0.1*，M 2 約為 1.1。

由于高質(zhì)量的結(jié)果還取決于要加工的 具體材料，我們需要廣泛而靈活的激光器 參數(shù)來覆蓋各種材料。Explorer One 系列 提供紫外范圍 >100 μJ 和 532 nm 時 >200 μJ 的高能量型號以及 355 nm 時最高 >4 W 和 532 nm 時最高 >5 W 的更高功率版 本，通過高重復(fù)頻率來滿足這些需求。

我們還需要先進(jìn)的脈沖控制功能來 促進(jìn)高質(zhì)量加工。具有恒定脈沖能量的按 需脈沖 (E-Pulse ? ) 可實現(xiàn)快速精密打標(biāo) 并提供 PSO 運動功能 ( 應(yīng)用焦點 #44)。 Explorer One 的閉環(huán)脈沖能量控制功能稱為 E-Track ? ( 應(yīng)用焦點 #32 中報道 )， 可實現(xiàn)每個激光脈沖的精細(xì)控制，從而產(chǎn)生超精細(xì)的結(jié)構(gòu)。借助 Explorer One 系列，我們演示了移動設(shè)備應(yīng)用 ( 圖 1) 以及鈉鈣玻璃 ( 圖 2) 中使用的陶瓷中的 超精細(xì)機(jī)器可讀條形碼的打標(biāo)。憑借紫 外波長，我們能夠生成尺寸小于 10 μm 的點，從而產(chǎn)生 20×20 點的 200 μm 數(shù) 據(jù)矩陣。由于 Explorer One 激光器卓越的光束屬性，我們使用包含 f = 100 mm 遠(yuǎn)心透鏡的振鏡實現(xiàn)了這些小點，即采用適度的聚焦，而沒有復(fù)雜的樣本定位 要求。使用振鏡可對 20×20 條形碼實現(xiàn)高加工速度和約 100 ms 的打標(biāo)時間。

另一項需要超精細(xì)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用是徽標(biāo)的直接寫入。嚴(yán)苛的表面質(zhì)量要求決定了超精細(xì)結(jié)構(gòu)的使用，以便這種徽標(biāo)的對 比度在不犧牲表面形貌的情況下生成新奇 而優(yōu)質(zhì)的外觀。在許多情況下，表面必須保持光滑，或者在人類觸摸時產(chǎn)生某種觸感。在圖 3 中，我們演示了通過 Explorer One 紫外激光器在陶瓷部件上打標(biāo)的這種 徽標(biāo)。

綜上所述，具有引人注目的成本和 性能的脈沖紫外納秒激光器能夠有效地在二維數(shù)據(jù)矩陣以及徽標(biāo)打標(biāo)中使 用的各種材料上生成超精細(xì)的結(jié)構(gòu)。 Explorer One 激光器是這些嚴(yán)苛的應(yīng)用的理想選擇。