1. Masalah: Percikan terak
Mesin penandaan laser (laser marking machine) menggunakan sinar laser untuk menandai permukaan berbagai macam bahan secara permanen. Efek penandaan adalah untuk mengungkap material yang lebih dalam melalui penguapan material permukaan, sehingga dapat mengukir pola halus, merek dagang, dan teks. Mesin penandaan laser terutama dibagi menjadi mesin penandaan laser CO2, mesin penandaan laser semikonduktor, mesin penandaan laser serat optik, dan mesin penandaan laser YAG. Mesin penandaan laser terutama digunakan dalam beberapa aplikasi yang membutuhkan ketelitian dan presisi tinggi. Mesin ini digunakan pada komponen elektronik, sirkuit terpadu (IC), peralatan listrik, komunikasi telepon seluler, produk perangkat keras, aksesori perkakas, instrumen presisi, kacamata dan jam tangan, perhiasan, suku cadang otomotif, kunci plastik, bahan bangunan, dan pipa PVC.
Artikel ini akan memberikan pemahaman singkat tentang mesin penandaan laser serat MOPA.
1. Perbedaan antara modulasi Q dan teknologi MOPA pada laser serat optik
Dua jenis utama laser serat berdenyut yang saat ini ada di pasaran untuk aplikasi penandaan laser adalah teknologi Q-modulasi dan teknologi MOPA, yang merupakan struktur laser yang terdiri dari osilator laser yang dikaskade dengan penguat. Dalam industri, laser MOPA mengacu pada laser serat berdenyut nanodetik yang unik dan lebih "cerdas", yang terdiri dari sumber benih laser semikonduktor yang digerakkan oleh pulsa listrik dan penguat serat. "Kecerdasannya" terutama tercermin dalam lebar pulsa keluaran yang dapat disesuaikan secara independen (rentangnya dapat mencapai 2ns-500ns), dan frekuensi pengulangannya dapat mencapai megahertz. Struktur sumber benih laser serat Q-modulasi dimasukkan ke dalam modulator rugi rongga osilasi serat, dengan memodulasi rugi optik secara periodik dalam rongga resonansi untuk menghasilkan lebar pulsa tertentu dari keluaran cahaya pulsa nanodetik. Untuk masalah yang seringkali merepotkan ini, kita akan melakukan analisis singkat dari tiga aspek: struktur internal laser, parameter optik keluaran, dan skenario aplikasi.
2. Struktur internal laser
Struktur internal laser serat MOPA dan laser serat termodulasi Q berbeda terutama pada cara menghasilkan sinyal cahaya pulsa awal, yang dihasilkan oleh pulsa listrik yang menggerakkan chip laser semikonduktor, yaitu sinyal cahaya keluaran dimodulasi oleh sinyal listrik penggerak, sehingga terdapat fleksibilitas yang besar untuk menghasilkan parameter pulsa yang berbeda (lebar pulsa, frekuensi pengulangan, bentuk gelombang pulsa dan daya, dll.). Sinyal optik pulsa awal dari laser serat termodulasi Q dihasilkan dengan secara periodik meningkatkan atau mengurangi kehilangan optik dalam rongga resonansi untuk menghasilkan keluaran optik pulsa, yang strukturnya sederhana dan lebih menguntungkan dari segi harga. Namun, parameter pulsa agak terbatas oleh perangkat termodulasi Q dan pengaruh lainnya.
Prinsip struktur internal laser serat MOPA dan laser serat termodulasi Q secara skematis ditunjukkan sebagai berikut.
3. Parameter optik keluaran
Lebar pulsa keluaran laser serat MOPA dapat diatur secara independen. Lebar pulsa laser serat MOPA memiliki kemampuan penyetelan yang sewenang-wenang (rentang 2ns hingga 500 ns).
Semakin sempit lebar pulsa, semakin kecil area yang terkena panas dan semakin tinggi akurasi pemrosesan yang dapat diperoleh.
Lebar pulsa keluaran laser serat termodulasi Q tidak dapat diatur, dan lebar pulsa umumnya dikeluarkan pada nilai tetap 80 ns hingga 140 ns. Laser serat MOPA memiliki rentang frekuensi pengulangan yang lebih luas. Laser MOPA dapat mencapai keluaran frekuensi tinggi hingga MHz. Frekuensi pengulangan yang tinggi berarti efisiensi pemrosesan yang tinggi, dan MOPA dapat mempertahankan karakteristik daya puncak yang tinggi dalam kondisi frekuensi pengulangan yang tinggi. Laser serat termodulasi Q dibatasi oleh kondisi operasi sakelar Q dan memiliki rentang frekuensi keluaran yang sempit, hanya mencapai ~100 kHz pada frekuensi tinggi.
4. Skenario Aplikasi
Laser serat MOPA memiliki berbagai macam parameter, sehingga selain mencakup aplikasi pemrosesan laser nanodetik konvensional, laser ini juga dapat memanfaatkan lebar pulsa sempit yang unik, frekuensi ulang yang tinggi, dan daya puncak yang tinggi untuk mencapai beberapa aplikasi pemrosesan presisi yang unik. Misalnya.
Aplikasi pengupasan permukaan lembaran tipis aluminium oksida
Saat ini, semakin banyak produk elektronik yang tipis dan ringan, seperti ponsel, tablet, dan komputer, yang menggunakan aluminium oksida tipis sebagai cangkang produk. Penggunaan laser Q-modulasi pada pelat aluminium tipis untuk penandaan bit konduktif mudah menyebabkan deformasi material, bagian belakang kemasan menjadi cembung, yang secara langsung memengaruhi estetika tampilan. Sedangkan penggunaan laser MOPA dengan parameter lebar pulsa yang lebih kecil dapat membuat material tidak mudah mengalami deformasi, dan garis bawahnya juga lebih halus dan putih cerah. Hal ini karena laser MOPA menggunakan parameter lebar pulsa yang kecil sehingga laser dapat berada di dalam material dalam waktu yang lebih singkat, namun juga memiliki energi yang cukup tinggi untuk menghilangkan lapisan anoda. Oleh karena itu, untuk proses pengupasan anoda pada permukaan aluminium oksida tipis, laser MOPA adalah pilihan yang lebih baik.
Aplikasi penghitaman aluminium anodisasi
Penggunaan laser untuk menandai logo hitam, nomor model, teks, dll. pada permukaan material aluminium anodisasi, aplikasi ini secara bertahap telah banyak digunakan oleh Apple, Huawei, ZTE, Lenovo, Meizu, dan produsen elektronik lainnya dalam dua tahun terakhir untuk menandai logo, nomor model, dll. dengan tanda hitam pada cangkang produk elektronik. Untuk aplikasi semacam ini, saat ini hanya laser MOPA yang dapat memprosesnya. Karena laser MOPA memiliki rentang penyesuaian lebar pulsa dan frekuensi pulsa yang luas, penggunaan parameter lebar pulsa sempit dan frekuensi tinggi dapat menghasilkan efek hitam pada permukaan material, dan melalui kombinasi parameter yang berbeda juga dapat menghasilkan efek skala abu-abu yang berbeda.
Penandaan Laser Warna
Penandaan laser warna adalah jenis proses penandaan laser baru. Saat ini, teknologi ini untuk sementara hanya menggunakan penandaan laser MOPA pada baja tahan karat, krom, titanium, dan material logam lainnya dengan pola warna. Saat mewarnai material baja tahan karat, sinar laser dapat disesuaikan untuk mengubah warna lapisan permukaan material, sehingga menghasilkan efek dekoratif dengan berbagai warna. Untuk industri produk baja tahan karat, Anda dapat menambahkan pola penandaan warna, mengedit berbagai pola teks sesuai keinginan, mudah dan praktis dioperasikan; ramah lingkungan dan tidak mencemari lingkungan; kecepatan penandaan, dapat secara signifikan meningkatkan nilai tambah produk baja tahan karat, meningkatkan daya saing pasar produk baja tahan karat. Menambah nilai tambah pada produk.
Secara umum, lebar pulsa dan frekuensi laser serat MOPA dapat disesuaikan secara independen, dan memiliki rentang parameter yang dapat diatur yang besar, sehingga pemrosesannya halus, efek termal rendah, dalam penandaan pelat tipis oksida aluminium, aluminium anodisasi hitam, warna baja tahan karat, dll., memiliki keunggulan yang luar biasa, dapat mencapai efek yang tidak dapat dicapai oleh laser serat Q. Laser serat Q-modulasi dicirikan oleh penandaan yang lebih kuat, dan memiliki keunggulan tertentu dalam pemrosesan pengukiran logam yang dalam, tetapi efek penandaannya lebih kasar. Dalam aplikasi penandaan umum, fitur utama laser serat pulsa MOPA dibandingkan dengan laser serat Q-modulasi ditunjukkan pada tabel di bawah ini. Pengguna dapat memilih laser yang tepat sesuai dengan kebutuhan aktual bahan dan efek penandaan.
| Nama Aplikasi | Laser termodulasi Q | Laser MOPA |
| Pengupasan permukaan lembaran aluminium oksida | Substrat mudah berubah bentuk, membentuk kantung cembung dan garis dasar yang kasar. | Lebar pulsa kecil, residu termal kecil, tidak ada deformasi substrat, pola dasar putih yang halus dan cerah. |
| Penghitaman aluminium anodisasi | Hanya sejumlah kecil pembersihan debu berkualitas yang dapat dilakukan. | Melalui berbagai pengaturan parameter, Anda dapat menandai berbagai gradasi warna abu-abu dan hitam dalam pemrosesan warna hitam. |
| Ukiran dalam pada logam | Bertenaga, cocok untuk ukiran dalam, undercut kasar. | Kedalaman ukiran lemah, tetapi garis bawahnya halus, sedikit meruncing, dapat diberi perlakuan warna putih cerah. |
| Warna baja tahan karat | Perlu sedikit buram, efeknya akan lebih sulit disesuaikan. | Dapat menghasilkan berbagai warna dengan menyesuaikan kombinasi lebar pulsa dan frekuensi. |
| Pengolahan ABS dan plastik lainnya | Efek menguning yang mudah, terasa berat, cepat | Tidak terasa kasar, tidak mudah menguning, pengolahan halus. |
| Pengupasan cat pada tombol plastik transparan | Lebih sulit untuk dihilangkan | Mudah dilepas dan dibersihkan, kontur tepi yang jelas, transmisi cahaya lebih baik, efisiensi tinggi. |
| Penandaan barcode pada papan PCB, kode 2D | Energi pulsa tunggal yang tinggi, tetapi resin epoksi sensitif terhadap energi laser. | Meng采用 lebar pulsa kecil, frekuensi menengah, kode batang, kode 2D lebih jelas, tidak mudah rusak dan mudah dipindai. |
5. Fitur Kinerja Mesin Penandaan Laser MOPA
Mesin penandaan laser MOPA termasuk dalam kategori mesin penandaan laser. Mesin penandaan laser MOPA menggunakan laser semikonduktor termodulasi listrik langsung sebagai sumber utama (MOPA) dari skema laser serat optik. Dibandingkan dengan laser serat optik termodulasi Q, frekuensi pulsa dan lebar pulsa laser serat optik MOPA dapat dikontrol secara independen, melalui penyesuaian dua parameter laser tersebut. Sistem osilator pemindaian kecepatan tinggi memungkinkan keluaran daya puncak tinggi yang konstan dan jangkauan substrat yang lebih luas untuk ditandai. Dengan kualitas sinar laser yang tinggi, biaya penggunaan yang rendah, dan bebas perawatan hingga 100.000 jam, mesin ini cocok untuk penandaan aluminium oksida hitam, warna baja tahan karat 304, pengupasan anoda, pengupasan lapisan, industri semikonduktor dan elektronik, penandaan plastik dan bahan sensitif lainnya, serta industri pipa plastik PVC. Penandaan pola font ramah lingkungan sesuai dengan standar ROHS.
Dibandingkan dengan mesin penandaan laser umum, mesin penandaan laser MOPA memiliki lebar pulsa M1 4-200ns, dan lebar pulsa M6 2-200ns. Lebar pulsa mesin penandaan laser biasa adalah 118-126ns, sehingga Anda dapat melihat bahwa lebar pulsa mesin penandaan laser MOPA dapat disesuaikan dalam rentang yang lebih luas, sehingga Anda dapat memahami mengapa beberapa produk yang menggunakan mesin penandaan laser serat optik biasa tidak dapat mencapai hasil yang diinginkan, tetapi mesin penandaan laser MOPA dapat melakukannya.
Namun, banyak pelanggan membeli mesin penandaan laser MOPA dengan harapan kecepatan pemrosesan yang sama dengan mesin penandaan laser serat biasa, tetapi jelas ini tidak demikian. Kedua teknologi tersebut berbeda. Saat mengukir efek warna, mesin perlu menandai dengan efek bayangan minimal pada frekuensi tinggi, yang memungkinkan pengukiran resolusi tinggi, tetapi pada saat yang sama kecepatan pengukiran relatif jauh lebih lambat. Selain itu, dalam pengukiran kedalaman logam, mesin penandaan laser MOPA mungkin tidak memiliki keunggulan, karena tidak ada keunggulan pada energi pulsa tunggal, tetapi efeknya halus dan lebih baik daripada mesin penandaan laser umum dalam skala besar. Oleh karena itu, sebelum pelanggan memilih untuk membeli mesin penandaan laser MOPA, mereka perlu memahami kelebihan dan kekurangan dari jenis mesin penandaan laser ini.
Mesin penandaan laser MOPA cocok untuk proses penandaan halus pada material logam dan non-logam, seperti pengukiran laser hitam pada bagian produk digital, penutup belakang ponsel, iPad, aluminium hitam, tombol ponsel, tombol plastik transparan, komponen elektronik, sirkuit terpadu (IC), peralatan listrik, produk komunikasi, perlengkapan sanitasi kamar mandi, aksesori perkakas, alat potong, kacamata dan jam tangan, perhiasan, suku cadang mobil, koper dan tas, peralatan masak, produk baja tahan karat, dan industri lainnya.
Maven Laser Automation Company telah fokus pada industri laser selama 14 tahun, kami mengkhususkan diri dalam penandaan laser, kami memiliki mesin penandaan laser fiber, mesin penandaan laser CO2, mesin penandaan laser UV, selain itu, kami juga memiliki mesin pengelasan laser, mesin pemotong laser, dan mesin pembersih laser. Jika Anda tertarik dengan mesin kami, Anda dapat mengikuti kami dan jangan ragu untuk menghubungi kami.
Waktu posting: 15 November 2022
