Trong ngành công nghiệp laser hiện đại, laser MOPA (bộ khuếch đại công suất dao động chính) nổi bật với thiết kế cấu trúc độc đáo của chúng. Không giống như laser Q-switched truyền thống, laser MOPA áp dụng một kiến trúc trong đó nguồn hạt giống và bộ khuếch đại đa tầng được tách biệt - tín hiệu xung ban đầu được tạo ra bởi nguồn hạt giống laser bán dẫn được điều khiển bởi các xung điện, sau đó công suất được khuếch đại bởi bộ khuếch đại sợi quang.
Thiết kế tách rời này trở thành gốc rễ của lợi thế công nghệ của nó, mang lại một cuộc cách mạng về mức độ tự do của thông số trong lĩnh vực xử lý độ chính xác cao.
1. Các thông số linh hoạt và có thể điều chỉnh: Đột phá những hạn chế cứng nhắc của laser truyền thống
Điểm hấp dẫn cốt lõi của laser MOPA nằm ở khả năng điều chỉnh độc lập các thông số đa chiều, điều này mang lại cho người dùng sự linh hoạt trong xử lý gần như "tùy chỉnh"
Độ rộng xung có thể điều chỉnh cao trong một phạm vi rộng: Nó có thể được đặt tùy ý trong khoảng từ 2ns đến 500ns.
Tuy nhiên, độ rộng xung của laser Q-switched truyền thống được cố định trong khoảng từ 80 đến 140ns và không thể điều chỉnh chủ động. Độ rộng xung hẹp (chẳng hạn như 2ns) có thể làm giảm đáng kể vùng bị ảnh hưởng nhiệt và đạt được khả năng xử lý chính xác ở cấp độ micron. Độ rộng xung rộng (chẳng hạn như 500ns) cung cấp năng lượng xung đơn cao hơn, làm cho nó phù hợp với các tình huống có nhu cầu năng lượng cao như khắc sâu và hàn.
Giới hạn trên của tần số lặp lại đã được tăng lên đáng kể: Nó hỗ trợ dải tần số cực rộng từ 1Hz đến 6MHz, với các dải tần số cao đạt đến mức MHz.
Do các đặc tính vật lý của Q-switch, tần số cao của laser Q-switched thường chỉ đạt 100kHz. Tốc độ lặp lại cao cải thiện đáng kể hiệu quả xử lý.
Công suất đỉnh và dạng sóng có thể được kiểm soát chính xác: Sự kết hợp giữa độ rộng xung hẹp và năng lượng cao cho phép công suất đỉnh vượt quá mức hàng chục nghìn watt. Đối với các vật liệu có độ phản xạ cao như đồng và nhôm, các chế độ dạng sóng thông minh như "tăng công suất" có thể được thiết kế. Đầu tiên, các xung năng lượng cao phá vỡ lớp phản xạ, sau đó các xung tần số cao duy trì quá trình xử lý ổn định.
2. Hiệu suất vượt trội: Nó kết hợp độ ổn định cao với khả năng thích ứng mạnh mẽ
Ngoài sự tự do về thông số, các đặc tính vật lý của laser MOPA cũng đáng chú ý:
Chất lượng chùm tia tuyệt vời: Hệ số M² của hầu hết các sản phẩm là ≤1.510 và mô hình đơn mode ở mức kilowatt vẫn duy trì M²<1.87, đảm bảo một điểm tập trung mịn và đồng đều, phù hợp với các tình huống như đánh dấu chính xác và xử lý lỗ siêu nhỏ.
Độ ổn định năng lượng vượt trội: Độ trôi năng lượng xung <±3% (8 giờ), độ ổn định năng lượng giữa các xung <5% RMS18, đảm bảo tính nhất quán trong quá trình xử lý liên tục trong thời gian dài.
Khả năng chống phản xạ cao được nâng cấp: Thông qua tối ưu hóa mạch và thiết kế cách ly quang học, nó có thể chịu được các vật liệu phản xạ cao như đồng (với độ phản xạ là 97%) và đồng thau. Ở công suất tối đa, nó đã vượt qua 1000 bài kiểm tra đánh dấu đồng đỏ mà không có bất kỳ bất thường nào
Tốc độ phản hồi cực nhanh: Hỗ trợ tính năng khả dụng xung đầu tiên, với thời gian phản hồi chuyển đổi ngắn tới mức nanosecond, giảm thời gian chờ giữa các khoảng đánh dấu và tăng cường khả năng sản xuất tổng thể
3. Phạm vi ứng dụng rộng: Bao phủ toàn diện từ xử lý bề mặt đến xử lý sâu
Tính linh hoạt của thông số làm cho laser MOPA trở thành công cụ ưa thích để gia công chính xác trong nhiều lĩnh vực:
Xử lý bề mặt mịn
Đen hóa nhôm anodized: Bằng cách kết hợp độ rộng xung hẹp (2-40ns) với tốc độ lặp lại cao, việc đánh dấu màu đen hoặc xám được thực hiện trên lớp oxit của vỏ điện thoại di động/máy tính, mở ra một con đường mới cho thiết kế ngoại hình của thiết bị điện tử tiêu dùng.
Đánh dấu màu thép không gỉ: Bằng cách sử dụng hiệu ứng tích tụ nhiệt để điều chỉnh độ dày của lớp màng oxit bề mặt, nó tạo ra các mẫu màu lâu dài và tăng cường giá trị gia tăng của sản phẩm
Gia công siêu nhỏ chính xác
Xử lý màng và tấm: Cắt lá nhôm/đồng ≤100μm (đối với điện cực pin năng lượng mới) và tước lớp phủ ITO (đối với màn hình cảm ứng).
Khắc mịn bán dẫn: Độ rộng xung hẹp đạt được vùng bị ảnh hưởng nhiệt nhỏ hơn 50μm, tránh sứt mẻ các vật liệu giòn
Khắc sâu và cắt công suất cao
Các mẫu đơn mode cấp kilowatt phá vỡ nút thắt hiệu quả của việc khắc sâu:
Hiệu quả khắc thép không gỉ 2mm là 51,09mm³/phút, cao hơn 3,4 lần so với mẫu 60W
Hiệu quả xử lý đồng thau 3mm là 54,09mm³/phút, tăng hơn 40%.
Xử lý các vật liệu nhạy cảm phi kim loại
Sự kết hợp giữa tốc độ lặp lại thấp (1kHz) và độ rộng xung vừa phải cho phép đánh dấu rõ ràng trên nhựa và nhựa thông mà không bị mài mòn, làm cho nó phù hợp với các phím truyền ánh sáng, ống thông y tế, v.v.
Sự kết hợp giữa tự do hóa thông số và độ ổn định hiệu suất cao đã cho phép laser MOPA phát triển từ công cụ thành công cụ hỗ trợ sản xuất chính xác - chúng không chỉ là những cây bút để lại dấu vết mà còn là những con dao định hình tương lai.