Was sind die Vor- und Nachteile der Einzel- und Multimode-Reinigung?

Der Modus eines Lasersbezieht sich üblicherweise auf den Energiedichte-Zustand des Lasers in der Ebene senkrecht zur Ausbreitungsrichtung, der in Einzelmodus und Multimodus unterteilt werden kann. Einzelmodus bezieht sich auf die Situation, in der ein Laser während des Betriebs nur einen Lasermodus erzeugt. Die Energieintensität eines Einzelmodus schwächt sich von der Mitte zum äußeren Rand allmählich ab, und seine Energieverteilungsform ist eine Gaußsche Kurve. Sein Strahl wird als Gaußscher Grundmodusstrahl bezeichnet. Der Laserstrahl, der im Einzelmodus ausgegeben wird, zeichnet sich durch hohe Strahlqualität, kleinen Strahldurchmesser, kleinen Divergenzwinkel und eine Energieverteilung aus, die der idealen Gaußschen Kurve nahe kommt. Darüber hinaus hat der Einzelmodus gute Fokussiereigenschaften, mit einem kleinen fokussierten Spot und hoher Modusstabilität, wodurch er sich für Reinigungsanwendungen eignet, die eine starke Entfernung erfordern, wie z. B. Rost.
Der Spot, der von einem Multimodus-Laser ausgegeben wird, setzt sich oft aus mehreren Modi zusammen. Die Energieverteilung innerhalb des Spots ist relativ gleichmäßig, und je mehr Modi vorhanden sind, desto gleichmäßiger wird die Energieverteilung. Sein Strahl wird auch als Flat-Top-Strahl bezeichnet. Im Vergleich zu Einzelmodus-Lasern haben Multimodus-Laser eine schlechtere Strahlqualität, größere Divergenzwinkel, benötigen optische Systeme mit größerer Apertur für die Übertragung und haben einen größeren fokussierten Spot als Einzelmodus-Laser. Multimodus ist jedoch einfacher zu erreichen, um eine große Einzelpulsenergie, Spitzenleistung und hohe durchschnittliche Leistung zu erzielen, und die Energieverteilung ist gleichmäßig. Er hat mehr Vorteile in Reinigungsanwendungen, die weniger Schäden und hohe Effizienz erfordern, wie z. B. Formen. Was sind die Vor- und Nachteile der Laserreinigung im Einzel- und Multimodus?
Einzelmodus-Laser eignen sich aufgrund ihrer hervorragenden Strahlqualität, des kleinen fokussierten Spots und der hohen Energiedichte für die Entfernung stark haftender Verunreinigungen wie Blaurosten und sind auch für die Reinigung dünner Materialien und Präzisionsteile geeignet, die empfindlich auf Wärmezufuhr reagieren. Aufgrund der übermäßigen Konzentration der Einzelmodus-Energie kann es jedoch zu gewissen Schäden am Basismaterial während der Reinigung kommen.
Für Szenarien wie Formen, bei denen das Substrat nach der Reinigung unbeschädigt bleiben muss, müssen Multimodus-Laser ausgewählt werden. Multimodus-Strahlen haben eine gleichmäßige Energieverteilung und hohe Spitzenleistung, wodurch die Spitzenleistungsdichte so gesteuert werden kann, dass sie über dem Schadensschwellenwert der Verunreinigungen, aber unter dem des Substrats liegt. Daher können während der Reinigung Verunreinigungen effektiv entfernt werden, ohne die Oberflächenstruktur des Materials zu beschädigen. Darüber hinaus ist der fokussierte Lichtfleck des Multimodus größer. Für Szenarien, in denen Einzelmodus und Multimodus den gleichen Reinigungseffekt erzielen können, ist die Reinigungseffizienz des Multimodus in der Regel höher. Bei stark haftenden Verunreinigungen kann die Multimodus-Laserreinigung jedoch unzureichend sein.
Basierend auf den jeweiligen Vor- und Nachteilen von Einzelmodus- und Multimodus-Reinigungslasern unterscheiden sich auch die Anwendungsszenarien, für die sie geeignet sind.
Die wichtigsten Anwendungsszenarien des Einzelmodus
Metallrostenfernung: Die hohe Energiedichte von Einzelmodus-Lasern macht sie zu einer idealen Wahl für die Metallrostenfernung. Sie können die Rostschicht auf der Metalloberfläche effizient entfernen. Je höher die Laserleistung, desto stärker die Rostfleckentfernungsfähigkeit und desto höher die Effizienz. Der 1000W-Hochleistungs-Einzelmodus-Puls-Laser mit QBH-Ausgang ist einfach zu integrieren und zeichnet sich durch starke Reinigungsfähigkeit und hohe Effizienz aus.
Reinigung von Schweißnahtoxiden: Während des Schweißprozesses neigen sich aufgrund der hohen Verarbeitungstemperatur Oxide und Materialausfällungen um die Schweißnaht herum zu bilden, was die Schweißqualität und das Aussehen beeinträchtigt. Ein 200-500W-Einzelmodus-Laser kann Oxide präzise entfernen und so das Aussehen und die Qualität nach dem Schweißen sicherstellen.
Reinigung von Präzisionskomponenten: 100-200W-Einzelmodus-Laser, QCS-Ausgang, starke Reinigungsfähigkeit, geringe Wärmeabgabe, geringe Materialverformung nach der Reinigung und minimale thermische Auswirkungen.
Die wichtigsten Anwendungsszenarien des Multimodus
Formenreinigung: Während der Verwendung von Formen können sich Rückstände wie Kunststoff, Metallfragmente und Staub ansammeln. Diese Rückstände können die Oberflächenqualität der Produkte beeinträchtigen und Produktfehler verursachen. Die regelmäßige Reinigung von Formen kann Korrosion und Verschleiß verhindern und so die Lebensdauer der Formen verlängern. Aufgrund der erheblichen Unterschiede in den Eigenschaften des Formgrundmaterials und der Verunreinigungen kann die Verwendung von Flat-Top-Strahlen Verunreinigungen effektiv entfernen, ohne die Form zu beschädigen. 500-1000W-Quadratspot-Multimodus-Laser mit hoher Effizienz bei der Reinigung von Formen und ohne Beschädigung des Substrats.
Reinigung der Kanten von Perowskit-Solarzellen: Dies bezieht sich auf die Reinigung der Filmschicht am Rand der Dünnschicht-Solarzelle, um einen Isolationsbereich zu schaffen, der für nachfolgende Verpackungsarbeiten förderlich ist. Der YFPN-1000-GMC-H50-F-Laser zeichnet sich durch einen quadratischen Spot-Ausgang mit gleichmäßiger Energieverteilung und hoher Spitzenleistung aus. Er kann die Filmschicht in einem Arbeitsgang vollständig entfernen, ohne das Glas zu beschädigen, und hat eine hohe Effizienz.
Laseraufrauen: Durch die Verwendung von Laser zum Aufrauen der Oberfläche von Materialien kann die Haftung der Materialoberfläche erheblich verbessert werden. Je nach den unterschiedlichen Anforderungen an die Aufrauhigkeit werden Multimodus-Laser mit unterschiedlichen Einzelpulsenergien von 5 mJ, 15 mJ und 50 mJ verwendet, um die Aufrauheffizienz zu gewährleisten und gleichzeitig unterschiedlichen Rauheitsanforderungen gerecht zu werden.