激光打標正在迅速成為打標技術的主角，幾乎在每一個可以想得到的產品上都可以見到激光打標。掏掏口袋看看，手機、筆、鑰匙鏈——都是用激光打標的——甚至你襯衣上的紐扣都是如此。但是，這些都是單色打標，雖具有實用性，卻缺少能夠給產品帶來更多美感的元素——色彩。 使用激光進行彩色打標的理念並非新創。實際上，1999年1月《Industrial Laser Solutions》雜誌的封麵就高調地展示了一張關於某些铌碗的圖片，這些铌碗就是由Ann Marie Carey用激光進行彩色打標的，她發明了工業金屬器件和珠寶的裝飾技術（見圖1）。從那以後，越來越多的人對這種產品裝飾的生產應用產生了興趣。消費品生產商正在尋找能使他們的產品與眾不同的打標技術，色彩就是最關鍵的區分要素。 過去，金屬上的彩色塗層是通過使用陽極化處理實現的，嚴格控製的化學反應產生的氧化層的構成能產生一係列的色彩。氧化層作為光學塗層，扮演了幹涉膜的角色，它產生的色彩取決於氧化層的厚度。局部激光能量的應用能實現可控製的氧化增長，因此，彩色打標和陽極化處理是基於相同的原理，因為從不同的角度來觀察色彩隻會發生很小的變化。 在某些情況下，表層結構會影響色彩。粗糙的表麵以及打標流程產生的殘餘線條都會影響色彩的視覺效果。如果線條的間隔清晰，就會形成耀眼的衍射光柵效果。如果你從垂直的角度觀察這些線條，這種效果就會非常明顯；將樣品傾斜便能產生彩虹的效果。如果沿著與線條平行的方向觀察，就看不到這種色彩的變換。緊密的間隔點能產生相似的衍射效果，從垂直的角度能觀察到這種效果。 嚴格控製熱量的輸入對於形成這些色彩至關重要。在1.06 m和二倍、三倍和四倍頻的應用中使用Nd:YAG激光器和Nd:YVO4激光器。在頻率、速度和能量級不同的條件下，操控激光的能力是達到這種最佳結果的關鍵。 近來，光纖激光的引入使得市場上出現一種新的應用工具。
SPI Laser直接調製光纖脈衝激光器在金屬上進行彩色打標，表現出多功能的特性。我們能在連續波（CW）至500 kHz的脈衝頻率下操作這種激光；從這一點來看，它比傳統的調Q脈衝激光更具有靈活性，且在功能方麵有了飛躍性的提高（見圖2）。除了平均能量和行駛速度、焦點和軌道重疊之外，變化範圍更大的脈衝頻率、脈衝能量和脈衝峰值功率能被結合利用，這對彩色打標的最優化和對其控製有著重要的作用。 適合彩色打標的材料包括不鏽鋼、鈦、鉻合金板和铌。材料等級和表麵光潔度、材料的厚度對打標過程會產生影響。在粗糙不平的表麵上，很難打出協調的色彩，歸因於從突起部分到凹陷部分的差距大於能夠產生氧化物的深度。而在精拋光的表麵上，色彩則會更加一致。 由於彩色打標受熱影響，材料的厚度對於該工序有很大的影響。厚的材料具有很強的熱吸附性，但是薄型材料就會受到多種熱效果的損傷。熱量的積累會導致產品的變形和色彩的漸變。對於薄型材料來說，必須對輸入的熱量和散熱進行嚴格控製，以達到最佳效果。 在這一領域，最初的工作認定鈦金屬是一種相對較容易被打標並能產生鮮明色彩的材料，但是，這種材料的應用商業機會比較有限，因為在消費品市場裏對於鈦的使用隻局限於珠寶和高端頂級手表的製作。不鏽鋼的使用則更為廣泛，諸如手機、相機和個人高保真音像產品。高重複率的光纖激光器，能打標出令人驚歎的色彩板（見圖3）。通過突出標誌和實現更全麵的產品客製化，就有可能增加禮品的價值。對於大量的建築應用，這項技術可運用於緣飾的製造中（見圖4）。 我們發現鍍鉻物品同樣能進行彩色打標，並且現在有些工具已經被打標了。然而在低脈衝頻率下，色彩種類有限，主要是稻草色和金黃色。將頻率提高到250kHz以上，則能形成多種的色調，並開創了新的商機。確實存在更為實用的彩色打標，例如，在浴室裝修中，水管上的彩色打標既要美觀，又要具有實用性，以便指示熱水和冷水。雖然現在已經使用單色或彩色塑料嵌入實現區分，但激光彩色打標的效果會更好。 關鍵的是，這種類型激光在全激光功率時具備獨特的高重複頻率性。沒有調Q意味著沒有調Q的限製。光纖激光器和直接調製泵浦二極管的獨特結構使該激光的滿額20W平均功率能夠一直保持到500kHz；它不會和其它激光技術發生衝突，不會形成死區。在500kHz的頻率下，仍舊能夠達到40 J，這有助於彩色打標，因為低脈衝能量和高重疊率對於實現基底的每一部分的多重溫度漂移是必須的。這樣就加強並修飾了表層氧化，以營造出激光彩色打標的光學和表麵化學的一係列效果。 列舉一個非常典型的工業打標激光，使用163mm焦距的鏡頭和相對適度的放大3.7倍的激光束。在直徑3.1mm光束和M2為1.8的條件下很容易形成30 m大小的斑點。特別地，我們需要一種小於100 J和重疊率大於90%的低脈衝能量，使表麵加熱到足夠高的溫度，從而產生染色效果。SPI Laser直接調製MOPA激光器能在250kHz下達到80 J。 另一種可供選擇的辦法是灰度，在不鏽鋼上更有可能實施棕色色階的打標。作為在一定條件下的彩色打標，我們能控製表麵的氧化程度，形成一係列令人印象深刻的棕色和金色陰影（見圖5）。對於所有打標來說，表麵化學成分和表麵結構被有效改變。在大多數應用中這並不是最值得關注的一點，但是在苛刻的或複雜的環境下，打標的抗腐蝕效果需要評估。