产品 求购 供应 文章 问题

0431-81702023
光学工程
MOPA激光器与调Q光纤激光器的技术

 近年来,国内的的光纤激光打标技术发展迅速,其中在电子3C产品、机械、食品、包装等等领域的应用已经很广泛。激光打标技术相比传统的标识技术,不仅仅在对于材料的损耗,标识效果更具有优势。人们为了得到更美观的的标记效果以及更效率的生产加工,会选择市面上不同厂家和类型的激光器作对比,从而找到该类产品所适合加工的激光器。
 
    目前市面上应用于打标的脉冲光纤激光器类型主要包括有调Q技术和MOPA技术这两种类型。调Q激光器在早些年之前就引入了国内,所以目前占据了很大的一片加工市场。而MOPA激光器则是近几年才逐渐发展起来的,作为一种更为新型的技术,MOPA激光器与调Q激光器究竟有什么区别呢?它有什么新的技术和优势所在?
 
一. MOPA激光器与调Q激光器的打标应用区别。
 
1.氧化铝薄板表面剥除应用
 
现在的的电子产品越做越轻薄,许多的手机、平板、电脑都采用了轻薄的氧化铝作为产品的外壳。使用调Q激光器在薄铝板上打标导电位时,容易导致材料变形,背面产生“凸包”,直接影响了外观的美观性。而采用MOPA激光器较小脉宽的参数,即能使得材料不易变形,底纹也更加细腻亮白。这是由于MOPA激光器使用了小脉宽参数能让激光停留在材料的时间变得更短一些,而且又有足够高的能量可以清除阳极层,所以对于薄氧化铝板表面剥除阳极的加工,MOPA激光器是更佳的选择。
 
2.阳极氧化铝打黑应用
 
使用激光在阳极氧化铝材料表面标刻出黑色的商标、型号、文字等,这种应用在最近两年中逐渐被苹果、华为、中兴、联想、魅族等电子厂商广泛的用于电子产品的外壳上,用于标刻黑色印记的商标、型号等。而对于这类应用,目前都只有MOPA激光器可以对其加工。由于MOPA激光器拥有宽广的脉冲宽度和脉冲频率调节范围,采用窄脉宽、高频率的参数可以在材料表面打标出黑色的效果,通过不同的参数组合还可以打标出不同灰度的效果。
 
3.电子、半导体、ITO精密加工应用
 
在电子、半导体以及ITO等精密加工中,很多时候需要用到精细的划线应用。调Q激光器由于它的本身架构原因,无法调节脉宽参数,所以划的线难以做到精细。而MOPA激光器由于可以灵活的调节脉宽、频率参数,不仅可以使得划的线精细,而且边缘显得平滑不会粗糙。
 
除了以上的几个应用案例外,MOPA激光器与调Q激光器还存在很多不同的应用差别,在这里列举了一部分典型的应用案例,如下表格:



 
在以上的介绍对比中,可以看出MOPA激光器在很多应用上可以取代调Q激光器。在一些更为高端的应用中,MOPA激光器更是优于调Q激光器。
 
为何MOPA技术的激光器会比调Q激光器的应用存在优势?我们将从两种类型的激光器的参数指标方面进行一一讲解。

 
二. MOPA技术激光器和调Q技术激光器的参数指标区别。
 
这里选用市场上比较典型的调Q类型的激光器和深圳市杰普特激光的M6系列MOPA类型激光器的参数作为对比:
 
 


通过对比,可以看出MOPA结构的杰普特M6系列激光器在脉冲宽度、脉冲频率、调控波形等各方面相比调Q激光器都有很大的调节空间,这样使得调试时可以通过各种参数的组合,为不同的材料做出所需求的的各种效果。如果用户需要特定的机型,还可以调制专属的激光参数,为用户做好全方位的激光应用解决方案。
 
MOPA:主控振荡器的功率放大器 Master Oscillator Power-Amplifier。

MOPA结构的脉冲激光器原理

    光纤激光器的谐振腔本身就是一段光纤,所以它不能像传统激光器那样在谐振腔内插入Q开关来实现脉冲输出,因为把光纤谐振腔(就是光纤)拦腰截断插入Q晶体,一会增大插入损耗,二会影响整个激光器的紧凑性而无法实现光纤一体化。所以如何实现光纤激光器的脉冲输出又是一个全新的研究课题。目前比较成熟的技术是采用MOPA(主振动功率放大)技术来实现。
    MO(Oscillator)就是主振动器,它其实就是一个功率(10-20mw)很小的激光器,一般可选用波长合适(如1064nm)的LD。小功率LD很容易通过驱动电流来直接调制输出参数,如重复频率、脉宽、脉冲波形以及功率大小,通过尾纤把光脉冲信号串联进PA(PowerAmplifier)---光纤功率放大器进行光脉冲放大。光纤放大器一般只用于光纤通讯,它的原理与光纤激光器十分相似,只不过撤掉了光纤两端的光纤光栅而无法形成激光振动,只起信号放大作用。光纤放大器能严格按照MO耦合近来的种子源光进行原形放大,却不改变激光波长、重复频率、脉宽和脉冲波形。所以脉冲激光器采用MOPA方式,既可得到优良的激光特性,又能大大提高输出激光的亮度。这是传统方式所无法达到的综合效果。 从MO出来的光脉冲通过PA放大器时,脉冲的各部位获得的增益会不同:脉冲前沿的增益按指数规律增加,脉冲后部的增益逐渐减少,脉冲后沿增益最小,尤其是如果脉冲信号光很强,或脉宽较宽时,脉冲后沿根本就得不到放大。所以在PA中一般要加上增益平坦器,使得脉冲各部位得到均匀放大(如果入射信号的能量很小或者脉冲很短,整个脉冲可得到均匀放大,而且脉冲形状保持不变)。
    激光脉冲通过放大器之后,其波形的变化与入射信号脉冲的前沿上升速度有着直接的关系。如果信号光是高斯型脉冲,因脉冲前沿上升比指数还快,所以经过放大后,脉宽可以得到压缩;如果是指数型脉冲,形状和脉宽几乎都不变化;如果输入脉冲前沿上升时间比指数函数更缓慢,则放大后其脉宽会变宽。一般为了获得高功率、窄脉宽的激光脉冲,可以在信号进入放大器之前,采用削波技术切去脉冲的缓慢上升部分,使其脉冲前沿变陡,即能达到压缩脉宽的目的。


版权信息:长春市金龙光电科技有限责任公司 | 联系电话:0431-81702023 | 网站备案号:吉ICP备07002350号-1 | EMAIL:light_china@126.com