MOPA & Laser sợi quang Q-Switched
MOPA là từ viết tắt của Master Oscillator Power Amplifier. Laser MOPA dùng để chỉ cấu trúc laser trong đó bộ dao động laser và bộ khuếch đại được xếp tầng. Trong thế giới công nghiệp, laser MOPA dùng để chỉ laser sợi quang xung nano2nd độc đáo, "thông minh" hơn bao gồm nguồn hạt giống laser bán dẫn và bộ khuếch đại sợi quang được điều khiển bằng xung điện.
"Trí thông minh" của nó chủ yếu được phản ánh trong độ rộng xung đầu ra có thể điều chỉnh độc lập (dao động từ 2 ns đến 500 ns), và tần số lặp lại có thể cao tới megahertz. Cấu trúc nguồn hạt giống của laser sợi quang Q-switched là chèn một bộ điều chế mất mát vào khoang dao động sợi, tạo ra đầu ra ánh sáng xung nano2nd với độ rộng xung nhất định bằng cách điều chế định kỳ tổn thất quang học trong khoang.
Laser xung Nano2nd được biết đến rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp như đánh dấu kim loại, hàn, làm sạch và cắt. Là 2 ứng dụng chính của laser xung nano2nd, sự khác biệt và ưu điểm của cấu trúc MOPA và cấu trúc Q-switched là gì? Đối với vấn đề thường làm phiền mọi người này, chúng tôi sẽ thực hiện một phân tích đơn giản từ cấu trúc bên trong của laser, các thông số quang học đầu ra và các tình huống ứng dụng.
So sánh cấu trúc bên trong
So sánh cấu trúc bên trong và nguyên lý của máy phát laser sợi quang MOPA và máy phát laser sợi quang Q-switched.
Sự khác biệt về cấu trúc bên trong giữa laser sợi quang MOPA và laser sợi quang Q-switched chủ yếu nằm ở cách tạo tín hiệu quang hạt giống xung.
Tín hiệu quang hạt giống xung laser sợi MOPA được tạo ra bởi xung điện điều khiển chip laser bán dẫn, nghĩa là tín hiệu quang đầu ra được điều chế bằng cách điều khiển tín hiệu điện, do đó có khả năng mạnh mẽ trong việc tạo ra các thông số xung khác nhau (độ rộng xung, tần số lặp lại, hình dạng xung và công suất).
Tín hiệu quang hạt giống xung của laser sợi quang Q-switched tạo ra đầu ra ánh sáng xung bằng cách tăng hoặc giảm định kỳ tổn thất quang học trong bộ cộng hưởng và có cấu trúc đơn giản và lợi thế về giá. Tuy nhiên, do ảnh hưởng của các thiết bị Q-switched, các tham số xung bị hạn chế.
So sánh các thông số quang học
Độ rộng xung đầu ra của laser sợi quang MOPA có thể điều chỉnh độc lập. Độ rộng xung của laser sợi quang MOPA có thể điều chỉnh tùy ý (dao động từ 2 ns đến 500 ns). Độ rộng xung càng hẹp thì diện tích chịu ảnh hưởng của nhiệt càng nhỏ và độ chính xác gia công càng cao. Độ rộng xung đầu ra của laser sợi quang Q-switched không thể điều chỉnh và độ rộng xung đầu ra thường không đổi ở giá trị cố định từ 80 ns đến 140 ns.
Laser sợi MOPA có dải tần số lặp lại rộng hơn. Tần số lặp lại của laser MOPA có thể đạt đến tần số đầu ra cao là MHz. Tần số lặp lại cao có nghĩa là hiệu quả xử lý cao và MOPA vẫn có thể duy trì đặc tính công suất đỉnh cao trong điều kiện tần số lặp lại cao. Do hạn chế về điều kiện làm việc của Q-switch, laser sợi Q-switched có dải tần số đầu ra hẹp và tần số cao chỉ có thể đạt tới ~100 kHz.
So sánh các ứng dụng
Sự khác biệt về ứng dụng giữa MOPA máy khắc laser và máy khắc laser Q-Switch.
Máy phát laser sợi quang JPT MOPA
Máy phát laser sợi quang Q-Switched Raycus
Ứng dụng bề mặt bị tước của tấm nhôm
Hiện nay, ngày càng nhiều sản phẩm điện tử mỏng, nhiều điện thoại di động, máy tính bảng, máy tính đang sử dụng nhôm oxit mỏng làm sản phẩm vỏ. Sử dụng laser Q-switch trong tấm nhôm mỏng đánh dấu tiềm năng hướng dẫn, dễ dẫn đến biến dạng vật liệu, tạo ra "vỏ lồi" theo chiều ngang, ảnh hưởng trực tiếp đến ngoại hình. Các thông số của độ rộng xung laser MOPA nhỏ hơn, có thể làm cho vật liệu dễ biến dạng, đổ bóng tinh tế hơn và trắng sáng hơn. Điều này là do laser MOPA sử dụng thông số độ rộng xung có thể làm cho thời gian laser ở lại vật liệu trở nên ngắn hơn và năng lượng đủ cao có thể loại bỏ lớp anode, vì vậy đối với quá trình xử lý anode tước bề mặt tấm nhôm mỏng, laser MOPA là lựa chọn tốt hơn.
Ứng dụng đánh dấu đen của Anodic Alumina
Việc sử dụng laser trong bề mặt alumina anốt đánh dấu một vết đen, mô hình và văn bản, ứng dụng trong 2 năm gần đây là Apple, Huawei, Lenovo, Samsung nhà sản xuất điện tử dần dần sử dụng rộng rãi cho vỏ sản phẩm điện tử, được sử dụng để đánh dấu vết đen trên các nhãn hiệu, mô hình, vv. Đối với loại ứng dụng này, chỉ có laser MOPA có thể được xử lý. Bởi vì có một phạm vi điều chỉnh độ rộng xung và tần số xung rộng của laser MOPA bằng các thông số độ rộng xung hẹp và tần số cao có thể được trên bề mặt vật liệu đánh dấu hiệu ứng màu đen, thông qua các kết hợp khác nhau của các thông số cũng có thể phát huy hiệu ứng đánh dấu của màu xám khác nhau.
Ứng dụng gia công chính xác điện tử, bán dẫn, ITO
Trong điện tử, bán dẫn, ITO và các ngành gia công chính xác khác, chủ yếu cần sử dụng đánh dấu đường nét tinh xảo. Do cấu trúc laser Q-switch, không thể điều chỉnh các thông số độ rộng xung, nên đường nét khó đạt được độ tinh xảo. Laser MOPA có thể linh hoạt điều chỉnh các thông số độ rộng xung và tần số, không chỉ có thể làm cho đường nét tinh xảo mà cạnh cũng không nhẵn.
Ngoài một số trường hợp ứng dụng trên, còn có nhiều ứng dụng khác nhau của laser MOPA và laser Q-switch, sau đây là một số ví dụ điển hình về các ứng dụng với bảng sau:
| Ứng dụng | Hệ thống khắc laser Q-Switched | Hệ thống khắc laser MOPA |
| Bề mặt tấm nhôm bị tước | Dễ dàng cắt gọt, đánh dấu thô | Không biến dạng, đánh dấu tốt |
| Tấm nhôm màu đen đánh dấu | Vô hiệu hóa. | Đánh dấu các màu đen khác nhau bằng cách thiết lập các thông số. |
| Đánh dấu độ sâu của kim loại. | Đánh dấu thô. | Đánh dấu tinh xảo. |
| Đánh dấu màu thép không gỉ. | Khó thiết lập thông số và không rõ nét. | Đánh dấu các màu khác nhau bằng cách thiết lập các thông số. |
| Nhựa PC, ABS. | Đánh dấu thô bằng viền màu vàng. | Mịn màng không có viền vàng. |
| Bàn phím sơn truyền sáng. | Vô hiệu hóa. | Dễ dàng làm cho nó thấm ánh sáng. |
| Linh kiện điện tử, bán dẫn, gia công chính xác ITO. | Độ rộng xung và công suất cao hơn. | Có thể điều chỉnh xung để có được Facula tốt nhất và tạo sự cân bằng về sức mạnh. |
Trong phần so sánh phần giới thiệu ở trên, chúng ta có thể thấy rằng máy khắc laser sợi quang MOPA có thể thay thế máy khắc laser Q-switched máy khắc laser sợi quang trong nhiều ứng dụng. Trong một số ứng dụng cao cấp hơn, máy khắc laser sợi quang MOPA tốt hơn hệ thống đánh dấu laser sợi quang Q-switched.
So sánh thông số kỹ thuật
Điểm giống và khác nhau về thông số kỹ thuật của máy khắc laser MOPA và Q-Switch
| Mẫu | STJ-30F | STJ-30FM |
| Công suất laser | 30W | 30W |
| Laser Source | Laser sợi quang Q-Switched của Raycus | Laser sợi quang JPT MOPA |
| Chiều rộng xung | 90-120ns | 6-250ns |
| Phạm vi điều chỉnh công suất | Từ 10-100% | Từ 0-100% |
| Năng lượng xung | 1mj | 0.5mj |
| M2 | ||
| Chống lại sự phản xạ cao | KHÔNG | CÓ |
| Đường kính chùm tia laser | 7 ±1mm | 7 ±0.5mm |
| Bước sóng ánh sáng | 1064nm | |
| Chế độ điều chế laser | Sự khuếch đại ghép nối | |
| Khu vực đánh dấu | 100 *100mm (200 *200mm và 300*300mm cho tùy chọn) | |
| Tốc độ đánh dấu tối đa | 7000mm/s | |
| Độ sâu đánh dấu | 0.01 ~0.5mm (Dựa trên các tài liệu) | |
| Băng thông tối thiểu | 0.01mm | |
| Ký tự đánh dấu tối thiểu | 0.2mm | |
| Phương pháp làm mát | Làm mát bằng không khí | |
| Điện nguồn | 220V/ 50Hz | |
| Chỉ báo laser | Con trỏ chấm đỏ | |
| Đánh dấu nội dung | Văn bản, Hoa văn, Ảnh | |
| Hệ điều hành | Windows 7 hoặc Windows 8 hoặc Windows 10 | |
| Phần mềm Laser | Phần mềm điều khiển EZCAD | |
| Định dạng đồ họa được hỗ trợ | bmp, jpg, gif, tga, png, tif, ai, dxf, dst, plt | |
| Đơn vị điện | ≤700W | |
Tìm hiểu thêm về các loại máy khắc laser sợi quang khác nhau
|  |
| Máy khắc laser sợi quang MOPA | Máy khắc laser sợi quang Q-Switch |
Tổng kết
Nói tóm lại, laser sợi MOPA có phạm vi tham số laser rộng hơn, điều chỉnh linh hoạt hơn và phạm vi ứng dụng toàn diện hơn laser sợi Q-switched. Trong trường hợp cùng một công suất, laser sợi Q-switched có nhiều lợi thế về chi phí hơn. Do đó, 2 cấu trúc laser này thể hiện trạng thái bổ sung trong thị trường ứng dụng xử lý laser xung nano2nd.
