Conteúdo
Lasers de fibra MOPA e Q-switched
Comparação de estrutura interna
Comparação de parâmetros ópticos
Comparação de aplicativos
Comparação de parâmetros técnicos
Exemplos de diferentes máquinas de marcação a laser de fibra
Lasers de fibra MOPA e Q-switched
MOPA é a abreviação de Master Oscillator Power Amplifier. Um laser MOPA refere-se a uma estrutura de laser na qual um oscilador de laser e um amplificador estão em cascata. No mundo industrial, um laser MOPA refere-se a um laser de fibra pulsado de nanossegundos único e mais “inteligente”, composto por uma fonte de semente de laser semicondutor e um amplificador de fibra, acionado por pulsos elétricos.
Sua “inteligência” se reflete principalmente em sua capacidade de ajustar independentemente a largura do pulso de saída (variando de 2 a 500 ns), com uma frequência de repetição de até 1 MHz. A estrutura da fonte de sementes do Q-switched laser de fibra insere um modulador de perda na cavidade oscilante de fibra, que gera uma saída de luz de pulso de nanossegundos com uma largura de pulso determinada modulando periodicamente a perda óptica na cavidade.
Os lasers pulsados de nanossegundos estão bem estabelecidos em aplicações industriais, como marcação de metais, soldagem, limpeza e corte. Como os dois principais tipos de lasers pulsados de nanossegundos, quais são as diferenças, vantagens e desvantagens de uma estrutura MOPA versus uma estrutura Q-switch? Para facilitar o entendimento, discutimos as diferenças por meio de uma análise simples da estrutura interna dos lasers, parâmetros ópticos de saída e cenários de aplicação.
Comparação de estrutura interna
Comparação entre a estrutura interna e os princípios de um gerador de laser de fibra MOPA e um gerador de laser de fibra Q-switched.
A principal diferença na estrutura interna entre os lasers de fibra MOPA e os lasers de fibra Q-switched é a forma como o sinal óptico de semente de pulso é gerado.
O sinal óptico de semente de pulso de laser de fibra MOPA é gerado por um pulso elétrico que aciona o chip de laser semicondutor. Em outras palavras, o sinal óptico de saída é modulado pelo acionamento do sinal elétrico, permitindo que ele gere parâmetros de pulso variáveis (largura do pulso, frequência de repetição, formato do pulso e potência). Isso é extremamente útil ao marcar materiais sensíveis, como plásticos.
O sinal óptico de semente pulsado da fibra Q-switched laser gera uma saída de luz pulsada aumentando ou diminuindo periodicamente a perda óptica do ressonador. Tem uma estrutura simples e, portanto, também uma vantagem de preço. No entanto, devido à influência de dispositivos Q-switched, os parâmetros de pulso são limitados.
Comparação de parâmetros ópticos
A largura de pulso de saída do laser de fibra MOPA é ajustável independentemente e arbitrariamente (variando de 2 ns a 500 ns). Quanto mais estreita a largura do pulso, menor a área afetada pelo calor e maior a precisão da usinagem. O laser de fibra Q-switched não é ajustável e geralmente permanece inalterado em torno de um valor fixo de 80 a 140 ns.
Os lasers de fibra MOPA têm uma faixa de frequência de repetição mais ampla e podem atingir uma saída de alta frequência de 1 MHz. Alta frequência de repetição significa alta eficiência de processamento, e o MOPA pode manter características de alta potência de pico sob condições de alta frequência de repetição. Devido às limitações das condições de trabalho do Q-switch, os lasers de fibra Q-switch têm uma faixa de frequência de saída estreita, atingindo apenas uma frequência de ~ 100 kHz.
Comparação de aplicativos
A diferença em possíveis aplicações de máquinas de marcação a laser MOPA e máquinas de marcação a laser Q-Switch é significativa.
Alumina Aplicações de Superfície Despojada de Folhas
Atualmente, um número crescente de produtos eletrônicos finos, como telefones celulares, tablets e computadores, está usando óxido de alumínio fino como estrutura principal, ou invólucro, constituinte. O uso de lasers Q-switch em chapas finas de alumínio pode facilmente levar à deformação do material ou produzir um “casco convexo” que afeta diretamente sua aparência. A largura de pulso menor dos marcadores a laser MOPA permite mudanças fáceis e precisas no material, o sombreamento é mais delicado e qualquer branco é mais brilhante. Isso se deve ao fato da máquina a laser MOPA ser mais rápida devido à menor largura de pulso, necessitando de menos tempo em contato com o material. Além disso, o laser de alta energia remove a camada de ânodo e, portanto, o laser MOPA é a melhor escolha para descascar ou alterar superfícies finas de placas de alumínio.
Marca preta em alumina anódica
O uso de lasers em superfícies de alumina anódica pode criar marcas pretas, gráficos ou texto. Apple, Huawei, Lenovo e Samsung usaram amplamente a marcação preta para criar marcas registradas, logotipos e texto em seus invólucros de produtos eletrônicos nos últimos dois anos. Somente lasers MOPA podem ser empregados para este tipo de aplicação. Sua ampla largura de pulso e faixas de frequência de pulso ajustáveis, que permitem largura de pulso estreita e parâmetros de alta frequência, podem efetivamente marcar a superfície do material. Diferentes combinações de parâmetros também podem permitir diferentes tons de cinza.
Aplicações de usinagem de precisão eletrônica, semicondutora e ITO
Na indústria eletrônica, semicondutores, ITO e outras aplicações de usinagem de precisão precisam usar marcação de linha fina. Linhas finas são difíceis de alcançar com estruturas de laser Q-switch, devido à sua incapacidade de ajustar os parâmetros de largura de pulso. As máquinas a laser MOPA podem ser flexíveis e ajustar os parâmetros de largura e frequência de pulso, que podem não apenas criar linhas muito finas, mas também bordas suaves.
Além das aplicações mencionadas acima, as máquinas a laser MOPA e a laser Q-switch podem ser usadas em várias aplicações. A tabela abaixo fornece alguns exemplos típicos de aplicação:
depois de comparar os dois tipos, fica claro que as máquinas de marcação a laser de fibra MOPA podem substituir os gravadores a laser de fibra Q-switched em muitas aplicações. Em muitas das aplicações mais sofisticadas, um gravador a laser de fibra MOPA é uma opção muito melhor do que um sistema de marcação a laser de fibra Q-switched.
Comparação de parâmetros técnicos
Semelhanças e diferenças de parâmetros técnicos da máquina de marcação a laser MOPA e Q-Switch
Exemplos de diferentes máquinas de marcação a laser de fibra
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| Máquina de marcação a laser de fibra MOPA | Máquina de marcação a laser de fibra Q-Switch |
Resumo
Para resumir, os lasers de fibra MOPA têm uma cobertura de parâmetros de laser mais ampla, ajuste mais flexível e uma faixa de aplicação mais abrangente do que os lasers de fibra Q-switched. Em termos de máquinas com a mesma potência, os lasers de fibra Q-switched são mais baratos em vários aspectos. Portanto, esses dois tipos de máquinas a laser pulsado de nanossegundos têm diferentes pontos de venda, dependendo de onde serão usados, em que escala e quão intrincados os detalhes da usinagem precisam ser.
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