哪種才是合適的激光器？

　　許多人都同意這一觀點：汽車的馬力越大，車速也就越快。這種觀點非常簡單，但不幸地是並不正確，也許還有其他更重要的因素。是不是還要考慮汽車的重量和牽引輪胎質量？一台馬力稍遜的汽車很有可能在車速上會(hui) 超過其他車。激光打標也會(hui) 有同樣的情況，要為(wei) 當前的任務選擇合適的激光器，對於(yu) 激光器來說，要考慮的參數不是馬力而是功率。其他要考慮的因素還有脈衝(chong) 頻率、脈衝(chong) 寬度和峰值頻率。

激光打標首先應該考慮客戶的需求。人們(men) 通常需要在打標質量、打標時間以及打標深度三者之間進行權衡。打標所花費的時間和打標深度很容易量化。然而對於(yu) 打標質量來說，每一個(ge) 客戶都有不同的期望，客戶考慮的因素有：色彩對比、邊緣質量（銳利、潔淨、筆直、毛刺）、表麵光潔度、線寬、分辨率、曲麵上打標的一致性、抗劃傷(shang) 性（僅(jin) 對塑料而言）、熱影響區域（HAZ）以及脈衝(chong) 到脈衝(chong) 的穩定性，這還僅(jin) 僅(jin) 是列出了一部分因素。除了打標技術規範，一些客戶還要求打標方法具備多用性，比如要求能夠對多種材料進行打標，或者對同一種材料進行重複打標。

   激光打標技術

　　由於(yu) 需求的複雜性，目前不存在一個(ge) 簡單的規則適用於(yu) 所有應用——因為(wei) 每一種應用都不相同。縮小參數範圍的唯一方法就是詳細了解不同激光打標技術的優(you) 劣，才有可能找到適合特定需求的激光器。一個(ge) 應用的最終檢驗總是在應用實驗室內(nei) 由專(zhuan) 業(ye) 人士完成。當前使用的激光打標類型有三種：Nd:YAG（棒激光器）、Nd:YVO4（棒激光器）以及光纖激光器。Nd:YAG已經幾乎完全被二極管泵浦激光器技術所取代。高性能YAG和釩酸鹽激光器是水冷式的，但在性能稍低時也可以是風冷的。大多數光纖激光器也是如此。假定在同時采用最先進設計的情況下，就耗材、電源要求和泵浦二極管壽命而言，YAG、釩酸鹽和光纖激光器的運行成本幾乎完全一樣。因此，客戶可以選擇適合他們(men) 應用需求的激光器，而不用考慮成本問題。

　　相關(guan) 的光束特性

　　在金屬上進行雕刻要求材料能夠熔化和蒸發。這一工藝可以這樣解釋：平均激光功率用來熔化材料，峰值功率用來蒸發材料。達到最佳雕刻率有一個(ge) 關(guan) 鍵點，就是正好有足夠多的已熔化材料能在有效峰值功率下被蒸發。如果已熔化材料過多，會(hui) 導致雕刻率下降以及過多的再鑄材料和毛刺。如果已熔化材料不足而峰值功率充足，會(hui) 導致雕刻率下降。隻有在高峰值功率下，才能在一些陶瓷和塑料上打出精密的高對比度標記。

    脈衝(chong) 寬度

　　所有的固體(ti) 激光打標係統都是納秒級激光器。Nd:YAG激光器通常是10到150納秒，釩酸鹽激光器是5到30納秒。這兩(liang) 種激光器的脈衝(chong) 寬度會(hui) 隨著頻率的增加而變長。光纖激光器的脈衝(chong) 寬度或是固定在100納秒範圍內(nei) ，或是通過使用主振蕩光纖功率放大器（MOFPA）設計，從(cong) 而讓脈衝(chong) 寬度在10到200納秒間變動。脈衝(chong) 寬度影響到材料的熱穿透深度。短脈衝(chong) 是靈敏型應用的理想選擇，例如對油墨層做晝夜不間斷的潔淨燒蝕，以及對低熱影響區域（HAZ）的金屬打標。這種應用的一種例子就是在航空航天工業(ye) 中的應力部件上打標。對於(yu) 塑料來說，沒有通用的規則，有些適合長脈衝(chong) ，有些適合短脈衝(chong) 。

　　光束質量

　　光束質量的度量標準是M2。M2值越小，光束質量越高，當M2=1時，激光光束是最理想的。如果激光的光束質量好，那麽(me) 激光聚焦的光斑尺寸就越小，從(cong) 而能量密度就越高，對於(yu) 許多應用來說，高能量密度是理想的選擇，甚至是必需的。還有兩(liang) 種效應與(yu) 光束質量有關(guan) ：

　　● 第一種是標記區域尺寸。標記區域越大，光斑尺寸越大。要想在獲取最大標記區域的同時將光斑尺寸控製在一個(ge) 合理的範圍，必須有好的光束質量。

　　● 第二種是聚焦深度。光束質量越好，在離焦時打標工藝的容錯性越高，這點對圓柱形零部件上的打標非常重要。

   其他因素

　　要想取得光滑的表麵以及好的邊緣質量，前一脈衝(chong) 與(yu) 下一脈衝(chong) 的重疊非常重要。光斑在表麵移動的越快（速率），要想取得一定的重疊（圖1所示），要求的頻率就越高。不幸的是，所有激光器的脈衝(chong) 頻率越高，脈衝(chong) 峰值功率和脈衝(chong) 能量就越低，隻不過有些激光器情況稍好。這說明了為(wei) 何選擇光纖激光器和釩酸鹽激光器用於(yu) 快速燒蝕工藝（比如薄膜燒蝕）。

　 頻率響應

　　每一類型的激光器都有不同的頻率特性。圖2顯示了YAG和釩酸鹽激光器典型頻率特性。

　　光纖激光器與(yu) YAG激光器、釩酸鹽激光器有著很大的區別。通常情況下，光纖激光器開始時的峰值功率較低，但是當頻率增加時，峰值功率仍能維持的很好。使用主振蕩光纖功率放大器（MOFPA）方法的光纖激光器可以改變脈衝(chong) 寬度，這有助於(yu) 優(you) 化激光打標參數。例如在燒蝕工藝裏，可以通過調整脈衝(chong) 寬度找到已熔化材料和已蒸發材料的最佳比例。

　　綜述

    對於(yu) 固體(ti) 激光打標係統來說，上述三種技術（Nd:YAG、釩酸鹽、鐿/光纖激光器）已經並將繼續在工業(ye) 製造中發揮作用。這三種技術都有可能進一步發展，以提高性能並降低價(jia) 格。在激光打標應用中，除了諸如對比度、速度和深度等簡單明了的性能外，其他因素也正變得重要甚至更重要。這些因素包括：可變的數據管理、條形碼掃描器等周邊配件處理、可現場維護的設計以及遠程診斷。最後，在激光打標使用時，需要重點考慮進行激光功率校準，以取得穩定的激光打標效果。