MOPA und Q-Switch-Faserlaser
MOPA ist die Abkürzung für Master Oscillator Power Amplifier. MOPA-Laser bezeichnet eine Laserstruktur, bei der ein Laseroszillator und ein Verstärker kaskadiert sind. In der industriellen Welt bezeichnet MOPA-Laser einen einzigartigen, „intelligenteren“ Nanosekunden-Pulsfaserlaser, der aus einer Halbleiterlaser-Seed-Quelle und einem durch elektrische Impulse angetriebenen Faserverstärker besteht.
Seine „Intelligenz“ spiegelt sich hauptsächlich in der unabhängig einstellbaren Ausgangsimpulsbreite (im Bereich von 2 ns bis 500 ns) wider, und die Wiederholungsfrequenz kann bis zu Megahertz betragen. Die Seed-Source-Struktur des Q-Switch-Faserlasers besteht darin, einen Verlustmodulator in den Faseroszillationshohlraum einzufügen, der durch periodisches Modulieren des optischen Verlusts im Hohlraum eine Nanosekunden-Impulslichtausgabe mit einer bestimmten Impulsbreite erzeugt.
Nanosekunden-Pulslaser sind für industrielle Anwendungen wie Metallmarkierung, Schweißen, Reinigen und Schneiden bekannt. Was sind die Unterschiede und Vorteile der MOPA-Struktur und der Q-Switch-Struktur, den beiden Hauptanwendungen von Nanosekunden-Pulslasern? Für dieses Problem, das oft alle plagt, werden wir eine einfache Analyse der internen Struktur des Lasers, der optischen Ausgangsparameter und der Anwendungsszenarien durchführen.
Vergleich der internen Strukturen
Vergleich der internen Struktur und des Prinzips des MOPA-Faserlasergenerators und des Q-Switch-Faserlasergenerators.
Der interne Strukturunterschied zwischen dem MOPA-Faserlaser und dem Q-Switch-Faserlaser liegt hauptsächlich in der Art und Weise der Erzeugung des optischen Impulssignals.
Das optische Impulssignal des MOPA-Faserlasers wird durch den elektrischen Impuls erzeugt, der den Halbleiterlaserchip antreibt, d. h. das optische Ausgangssignal wird durch die Ansteuerung des elektrischen Signals moduliert und verfügt daher über die Fähigkeit, unterschiedliche Impulsparameter (Impulsbreite, Wiederholungsfrequenz, Impulsform und Leistung) zu erzeugen.
Das gepulste optische Seed-Signal des Q-Switch-Faserlasers erzeugt gepulste Lichtleistung durch periodisches Erhöhen oder Verringern des optischen Verlusts im Resonator und hat eine einfache Struktur und einen Preisvorteil. Aufgrund des Einflusses von Q-Switch-Geräten sind die Pulsparameter jedoch begrenzt.
Vergleich optischer Parameter
Die Ausgangsimpulsbreite des MOPA-Faserlasers ist unabhängig einstellbar. Die Impulsbreite von MOPA-Faserlasern ist beliebig einstellbar (von 2 ns bis 500 ns). Je schmaler die Impulsbreite, desto kleiner ist der wärmebeeinflusste Bereich und desto höher kann die Bearbeitungsgenauigkeit erreicht werden. Die Ausgangsimpulsbreite des Q-Switch-Faserlasers ist nicht einstellbar und die Ausgangsimpulsbreite bleibt im Allgemeinen unverändert bei einem festen Wert von 80 ns bis 140 ns.
MOPA-Faserlaser haben einen größeren Wiederholungsfrequenzbereich. Die Wiederholungsfrequenz des MOPA-Lasers kann die Hochfrequenzausgabe von MHz erreichen. Eine hohe Wiederholungsfrequenz bedeutet eine hohe Verarbeitungseffizienz, und MOPA kann unter Bedingungen hoher Wiederholungsfrequenz immer noch hohe Spitzenleistungseigenschaften aufrechterhalten. Aufgrund der Einschränkung der Arbeitsbedingungen des Q-Switches hat der Q-Switch-Faserlaser einen schmalen Ausgangsfrequenzbereich und die Hochfrequenz kann nur ~100 kHz erreichen.
Anwendungsvergleich
Die Anwendungsunterschiede zwischen MOPA Laserbeschriftungsanlage und Q-Switch-Lasermarkierungsmaschine.
JPT MOPA-Faserlasergenerator
Raycus gütegeschalteter Faserlasergenerator
Anwendungen für die Oberfläche von Aluminiumblechen
Heutzutage werden bei immer mehr dünnen elektronischen Produkten, wie beispielsweise vielen Mobiltelefonen, Tablets und Computern, dünne Aluminiumoxidschichten verwendet. Wenn ein Laser Q-Switch verwendet wird, um ein Führungspotential auf dünnen Aluminiumplatten zu markieren, kann es leicht zu einer Verformung des Materials kommen, wodurch eine „konvexe Hülle“ entsteht, die sich direkt auf das Erscheinungsbild auswirkt. Die Parameter der MOPA-Laserpulsbreite sind kleiner, wodurch das Material leichter verformbar ist und die Schattierung feiner und strahlender wird. Dies liegt daran, dass die Parameter der MOPA-Laserpulsbreite die Verweilzeit des Lasers am Material verkürzen und eine ausreichend hohe Energie die Anodenschicht entfernen kann. Daher ist der MOPA-Laser für die Oberflächenbehandlung dünner Aluminiumplatten mit Anodenabtragung die bessere Wahl.
Anwendungen für die schwarze Markierung mit anodischem Aluminiumoxid
Die Verwendung von Lasern zum Markieren von schwarzen Markierungen, Modellen und Texten auf anodischen Aluminiumoberflächen hat in den letzten zwei Jahren bei den Elektronikherstellern Apple, Huawei, Lenovo und Samsung zugenommen und wird zunehmend für Gehäuse von Elektronikprodukten verwendet, um schwarze Markierungen auf Marken, Modellen usw. zu markieren. Für diese Art von Anwendungen kann nur der MOPA-Laser verwendet werden. Da der MOPA-Laser einen großen Einstellbereich für Pulsbreite und Pulsfrequenz hat, kann er durch enge Pulsbreite und hohe Frequenzparameter einen schwarzen Markierungseffekt auf der Materialoberfläche erzielen, und durch unterschiedliche Parameterkombinationen kann auch ein unterschiedlicher grauer Markierungseffekt erzielt werden.
Anwendungen für die Präzisionsbearbeitung von Elektronik, Halbleitern und ITO
In der Elektronik, Halbleiter- und ITO-Industrie und anderen Präzisionsbearbeitungsmaschinen müssen vor allem feine Linienmarkierungen verwendet werden. Aufgrund der Q-Switch-Laserstruktur können die Pulsbreitenparameter nicht angepasst werden, sodass es schwierig ist, feine Linien zu erzielen. Beim MOPA-Laser können die Pulsbreiten- und Frequenzparameter flexibel angepasst werden, wodurch nicht nur feine Linien, sondern auch glatte Kanten erzielt werden können.
Neben den oben genannten Anwendungsfällen gibt es noch viele weitere Einsatzmöglichkeiten für MOPA-Laser und Q-Switch-Laser. In der folgenden Tabelle sind einige typische Anwendungsbeispiele aufgeführt:
| Anwendungen | Q-Switched-Lasermarkierungssystem | MOPA Lasermarkierungssystem |
| Oberfläche des Aluminiumblechs abgezogen | Leichte Trennung, grobe Markierung | Keine Verformung, feine Markierung |
| Schwarze Farbmarkierung für Aluminiumblech | Deaktivieren. | Markieren verschiedener Schwarzfarben durch Festlegen der Parameter. |
| Metalltiefenmarkierung. | Grobe Markierung. | Feine Markierung. |
| Farbmarkierung aus Edelstahl. | Parameter lassen sich schwer einstellen und es liegt unscharf. | Markieren verschiedener Farben durch Festlegen der Parameter. |
| PC, ABS-Kunststoff. | Grobe Markierung mit Yello Edge. | Glatt ohne gelben Rand. |
| Lichtdurchlässige Lacktastatur. | Deaktivieren. | Leicht lichtdurchlässig zu machen. |
| Elektronik, Halbleiterkomponenten, ITO-Präzisionsbearbeitung. | Höhere Pulsbreite und Leistung. | Der Puls kann angepasst werden, um die beste Wirkung zu erzielen und das Leistungsgleichgewicht herzustellen. |
Im Vergleich der obigen Einführung können wir sehen, dass die MOPA-Faserlasermarkierungsmaschinen die Q-Switched ersetzen können Faserlasergravierer in vielen Anwendungen. In einigen der anspruchsvolleren Anwendungen ist der MOPA-Faserlasergravierer besser als das Q-Switch-Faserlasermarkierungssystem.
Vergleich der technischen Parameter
Ähnlichkeiten und Unterschiede bei den technischen Parametern der MOPA- und Q-Switch-Laserbeschriftungsmaschine
| Modell | STJ-30F | STJ-30FM |
| Laserleistung | 30W | 30W |
| Laserquelle | Raycus Q-Switched Faserlaser | JPT MOPA Faserlaser |
| Impulsbreite | 90-120 ns | 6-250 ns |
| Einstellbarer Leistungsbereich | 10-100 % | 0-100 % |
| Pulsenergie | 1Mj | 0.5mj |
| M2 | <1.5 | <1.3 |
| Resist mit hoher Reflexion | NEIN | JA |
| Laserstrahldurchmesser | 7 ±1mm | 7 ±0.5mm |
| Leichte Wellenlänge | 1064nm | |
| Lasermodulationsmodus | Kopplungsverstärkung | |
| BEDRUCKUNGSBEREICH | 100 *100mm (200 *200mm und 300*300mm für Option) | |
| Max. Markierungsgeschwindigkeit | 7000mm/s | |
| Markiertiefe | 0.01 ~0.5mm (Basierend auf den Materialien) | |
| Min. Linienbreite | 0.01mm | |
| Min. Markierungszeichen | 0.2 mm | |
| Kühlungsmethode | Luftkühlung | |
| Labor-Stromversorgungen | 220V/ 50Hz | |
| Laseranzeige | Red Dot Zeiger | |
| Inhalte markieren | Text, Muster, Foto | |
| Operation System | Windows 7 oder Windows 8 oder Windows 10 | |
| Lasersoftware | EZCAD-Steuerungssoftware | |
| Unterstützte Grafikformate | bmp, jpg, gif, tga, png, tif, ai, dxf, dst, plt | |
| Geräteleistung | ≤ 700W | |
Erfahren Sie mehr über verschiedene Faserlaser-Markiermaschinen
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| MOPA-Faserlaserbeschriftungsmaschine | Q-Switch-Faserlaser-Markierungsmaschine |
Zusammenfassung
Kurz gesagt: Der MOPA-Faserlaser bietet eine breitere Laserparameterabdeckung, ist flexibler anpassbar und bietet einen umfassenderen Anwendungsbereich als der Q-Switch-Faserlaser. Bei gleicher Leistung bieten Q-Switch-Faserlaser mehr Kostenvorteile. Daher ergänzen sich diese beiden Laserstrukturen auf dem Anwendungsmarkt der Nanosekunden-Pulslaserverarbeitung.
