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激光加工應用中的激光光源該如何選擇

發表時間：2015/9/11 瀏覽次數：2294次返回上一頁

市面常見的激光器分為幾種，分別為紫外光激光器、綠光激光器、紅外光激光器，而紅外光又分近紅外光（如波長1064nm的YAG激光器，光纖激光器）和遠紅外光（如波長10640nm的CO2激光器）。
　　目前公認的塑料標識原理有以下兩種：
　　“冷加工”是指利用具有很高負能量的光子，能夠打斷材料（特別是有機材料）或者周圍介質內的化學鍵，讓激光與材料之間發生非熱效應破壞，對被加工物的表面和附近區域不產生加熱或者熱變形等作用。這種“冷加工”在激光標記加工中具有特殊的意義
　　而上文曾提到“足夠短的波長能使材料分子解離，導致顏色變化，是最完美的效果”，所說的就是“紫外光激光器”（波長355nm)所能達到的效果。
　　“熱加工”是指將具有較高能量密度的激光束（集中的能量流），照射在被加工的材料表面上，讓材料表面吸收激光能量，然后在照射區域內產生熱激發過程，從而使材料表面（或者涂層）溫度上升，產生變態、熔融、燒蝕、蒸發等現象。
　　“熱加工”常用的激光器是波長為1064nm的激光器，如YAG激光器，光纖激光器等。隨著科學技術的發展，現在的紅外光激光器已可靈活的控制一些激光參數，通過調整這些參數，在某些材料上能打出不輸于紫外光激光器做出來的效果。另因光纖激光器相對于傳統激光器來說，有著不可比擬的優勢，如體積小，重量輕，穩定性強，免維護，采用風冷技術，光束質量好等。下面將著重說明1064nm波長的光纖激光器。
　　

　　1064nm光纖激光器參數調整對塑料標識的影響
　　①脈寬
　　脈寬全稱為激光脈沖寬度，是指一束光作用在材料表面的時間，因此是一個時間衡量參數。對于塑料來說，激光作用在表面的時間長短非常重要：太短的時間，則沒有足夠的能量發生反應，只有一些很淡的、起泡的淺色標記；過長的時間又會出現嚴重碳化、燒蝕裂縫等現象。因此選擇一個恰到好處的脈寬，才能使塑料表面發生適當的變化，得到我們想要的效果。激光脈寬是否可調節成為了一項判斷激光器能否很好的處理塑料產品的很重要的參考條件。
　　②頻率
　　頻率又叫激光重復頻率，意指每秒鐘激光發射出多少束光。通常激光頻率的高低，對應著激光掃描速度的快慢。但是，頻率越高也代表著每束光之間的間隔越短，塑料是一種熱的不良導體，散熱性能通常都不太理想，過高的頻率會產生熱積累，這種熱積累并不是我們想要的，它會使材料及介質周邊出現“熱損傷”，不該標刻的地方也會出現氣泡、熔融再冷固、燒蝕下陷等現象。因此，加工時應根據每種塑料對應的熔點的不一樣，選擇合適的頻率，來達到效果與效率兼得。對于激光器來說，擁有足夠的激光頻率調節范圍會給塑料標刻帶來更大的可能性。
　　③光束質量
　　光束質量M2是激光器重要的參數，是激光發出的實際光束與理論計算的光束質量之間的比值，這個比值越接近1越好，數值越大意味著光束質量越差，它的好壞最直接的影響就是激光通過聚焦后的能量分布，優秀的光束質量會讓激光聚焦之后集中且均勻，差的光束質量聚焦后偏大且發散。M2越差那么有效可用的熱能就會較少，多余的熱能就會致使塑料標刻的產生我們不想要的“熱影響區域”，使效果更趨向于差的方向。
　　④峰值功率
　　激光峰值功率是指一束光瞬間能達到的最大功率，越高的峰值功率，則有效可用的激光能量就越多，相對應的產生的余熱就越少，能使材料在不變形，不熔化的狀態下發生汽化或者碳化。其機理與光束質量有點類似。
　　綜上所述，對于塑料這種材質而言，加工時可選的激光光源有多種，紫外光、綠光、紅外光都能勝任，而當我們決定選擇使用1064nm的紅外光激光去做塑料標刻時，如果這個激光器能擁有脈寬調節功能、較大的頻率調節范圍，同時光束質量能足夠好，峰值功率足夠高，這樣更易于調出一個滿意的效果。

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