Что такое волоконный лазер MOPA?
Усилитель мощности главного генератора, обычно называемый MOPA, является одной из самых последних инноваций в технологии волоконных лазеров.
Его способность наносить цветную маркировку на материалы из нержавеющей стали и гравировать на пластике без обжига привлекла большое внимание.
С появлением лазерной технологии MOPA в приложениях для гравировки она стала второй наиболее часто используемой технологией импульсного волоконного лазера, первой из которых является модуляция добротности.
В этой статье подробно рассказывается о технологии волоконного лазера MOPA, включая ее работу, применение, преимущества и недостатки.
В последних разделах я сравнил технологию волоконного лазера MOPA с наиболее часто используемой технологией волоконного лазера с модуляцией добротности.
Волоконно-лазерная технология MOPA
Что такое MOPA и как это работает?
MOPA — это сокращение от Master Oscillator Power Amplifier.
Название относится к его двум газоразрядным камерам, задающему генератору и оптическому усилителю.
Во-первых, лазерный луч генерируется задающим лазером/генератором. Затем генерируемый лазерный луч усиливается оптическим усилителем мощности.
Затем усиленный лазерный сигнал направляется на гальво-головку (зеркальный гальванометр) в машинах для лазерной маркировки MOPA, чтобы манипулировать траекторией лазерного луча для высокоскоростной гравировки.
С помощью гальванической головки лазерные станки могут гравировать с очень высокой скоростью.
В результате головки Galvo обычно используются в портативных лазерных граверах.
В волоконных лазерах MOPA основным лазерным источником является волоконный лазер, а оптическое усиление осуществляется с помощью увеличительных линз.
Эти линзы могут заставить лазерный луч колебаться и усиливать мощность лазера до четырех раз.
Волоконный лазер MOPA имеет переменную длительность импульса, что стало возможным благодаря двум газоразрядным камерам.
Им можно управлять, чтобы регулировать длительность импульса лазерного луча в диапазоне от 2 нс до 200 нс.
Применение лазерной технологии MOPA
Основным применением лазера MOPA является цветная гравировка металлов, особенно нержавеющей стали, и черная маркировка анодированного алюминия. На нержавеющей стали он может гравировать 16 и более цветов.
Он гравирует каждый цвет отдельно, поскольку лазерный луч вызывает химическую реакцию на материале из нержавеющей стали, создавая поверхностную постоянную маркировку.
Лазерная маркировка MOPA может использоваться на поверхностях из пластиковых материалов, требующих ограниченного ожога расплава. Также хорошо видны гравировки, сделанные на темном пластике лазером MOPA.
Это может быть альтернативой дорогим УФ-лазерам, используемым для гравировки пластика.
Однако его нельзя считать более дешевой альтернативой, MOPA дороже, чем большинство других волоконных лазерных граверов, которые могут выполнять операции гравировки на пластике.
Вам нужно приобрести лазерный гравер MOPA только в том случае, если ваше приложение требует цветной гравировки металлов и черной маркировки анодированного алюминия.
Стандартного волоконного лазера более чем достаточно для большинства других задач гравировки.
Лазерная гравировка MOPA — возможности материала
Для гравировки на большинстве мягких материалов более чем достаточно дешевых и надежных лазерных граверов, но для эффективной гравировки на металлах необходимо использовать волоконный лазер.
Маркировка волоконным лазером идеально подходит практически для всех металлов и может гравировать их черной или серой меткой, тогда как волоконный лазер MOPA может наносить цветные гравировальные метки на различные материалы.
Волоконный лазер MOPA может гравировать на алюминии (черная гравировка), латуни, акриле, никеле, углеродистой стали, нержавеющей стали (цветная гравировка), хроме, карбиде, вольфраме, железе, кремнии, золоте, титане, серебре и других драгоценных металлах.
Может выполнять глубокую гравировку на металле с ровным краем среза, а на пластике не оставляет желтых поджогов.
Лазер MOPA также упрощает работу с чувствительными материалами, такими как золото, никель, пластик и печатные платы (PCB), которые обычно немного сложно гравировать с помощью других лазерных станков.
Преимущества и недостатки волоконной лазерной технологии MOPA
Основным преимуществом использования лазера MOPA является его способность маркировать цвета путем окисления поверхности и регулируемая длительность импульса.
Поскольку частоты, длительность импульса и энергия лазера MOPA регулируются, у вас будет гораздо больше контроля над гравировкой.
Короткая продолжительность особенно полезна при маркировке на пластиковых материалах, поскольку она обеспечивает высокую контрастность с низким или нулевым прогоранием и низким пенообразованием.
Низкое тепловыделение металлических деталей при гравировке с помощью лазеров MOPA ограничивает коррозию и обеспечивает четкую маркировку.
Технология волоконного лазера MOPA также обладает всеми преимуществами стандартного волоконного лазера.
Он отличается высокой точностью, низким потреблением энергии, мощным лучом, высокой скоростью маркировки, длительным сроком службы, воздушным охлаждением, высоким оптическим качеством и не требует технического обслуживания.
Основным недостатком волоконной лазерной технологии MOPA является ее высокая цена. Они дороже, чем большинство других волоконных лазерных граверов на рынке.
MOPA также отстает по скорости гравировки. Процесс цветной гравировки медленнее, чем средняя скорость обычных волоконных лазерных граверов.
Это будет проблемой, если вы планируете обрабатывать тысячи металлических деталей с цветными гравированными логотипами за один день.
Различия между MOPA и технологией модуляции добротности
MOPA против технологии модуляции добротности
Хотя в технологиях с модуляцией добротности и MOPA используются волоконные лазеры, их работа имеет принципиальные отличия.
Технологию модуляции добротности иногда называют «гигантским формированием импульсов» или «искажением добротности».
Технология модуляции добротности используется в большинстве стандартных волоконных лазеров для создания импульсного лазерного луча. Это позволяет лазеру достигать более экстремальных пиковых мощностей, чем у лазеров непрерывного действия.
В лазере с модуляцией добротности такая пиковая мощность достигается за счет использования регулируемого аттенюатора внутри оптического резонатора лазера.
В волоконном лазере с модуляцией добротности длительность импульса фиксирована и может составлять от 80 до 120 нс.
В технологии MOPA используются две газоразрядные камеры (т. е. задающий генератор и оптический усилитель) для управления длительностью импульса, которая регулируется в пределах от 2 нс до 200 нс.
Кроме того, модуляция добротности имеет частотный диапазон от 20 кГц до 80 кГц, тогда как MOPA может иметь частотный диапазон от 1,6 кГц до 1000 кГц.
Обе эти лазерные технологии могут обрабатывать одни и те же материалы, но MOPA имеет небольшое преимущество при обработке материалов из алюминия, пластика и нержавеющей стали.
| Материалы | Q-переключатель | MOPA |
|---|---|---|
| Никель | Да | Да |
| Платина | Да | Да |
| Углеродистая сталь | Да | Да |
| Вольфрам | Да | Да |
| Золото | Да | Да |
| Серебряный | Да | Да |
| Титан | Да | Да |
| Алюминий | Да | Да (гравировка темного цвета) |
| Тонкий лист оксида алюминия | Да (вызывает деформацию) (грубое затенение) | Да (без деформации) (мелкое затенение) |
| Анодированный алюминий | Да | Да (с возможностью нанесения черной маркировки) |
| Карбид | Да | Да |
| Латунь | Да | Да |
| Хром | Да | Да |
| Медь | Да | Да |
| Железо | Да | Да |
| Нержавеющая сталь | Да (белая и темная гравировка) | Да (многоцветная гравировка) |
| Кремний пластик | Да | Да |
| Акрил | Да | Да |
| ПЛА-пластик | Да | Да |
| АБС-пластик | Да (сильные ожоги расплава) (шероховатая кромка, желтые ожоги) | Да (легкий ожог расплава) (гладкий, без желтого пригара) |
| ПК Пластик | Да (высокоплавкие ожоги) | Да (низкоплавкие ожоги) |
| ПБТ пластик | Да | Да |
Почему технология MOPA такая дорогая?
Волоконно-лазерная технология MOPA является новинкой на рынке, и постоянно проводятся исследования, направленные на повышение ее эффективности и возможностей материалов.
Для создания лазера, который может работать на низких и высоких частотах и имеет регулируемый механизм частоты импульсов, требуется множество чувствительных внутренних компонентов (оптических и электрических).
Все это увеличивает стоимость разработки технологии MOPA. Когда машина поступает к покупателю, дополнительные сборы, такие как налоги, стоимость доставки, таможенное оформление, плата за обслуживание и т. д., еще больше увеличивают цену машины.
Разница только в цвете гравировки?
Одним из основных преимуществ использования лазерной системы MOPA является возможность цветной гравировки на нержавеющей стали, но это само по себе не является различием между модуляцией добротности и MOPA.
Технология модулятора добротности наиболее известна как технология гравировки волоконным лазером. Это конфигурация по умолчанию, используемая в стандартных волоконных лазерных граверах.
Хотя обе эти техники выглядят одинаково, внутри машины они работают по-разному.
Модуляция добротности позволяет источникам питания генерировать световой путь только в диапазоне 1–500 кГц, но в технологии MOPA он может генерировать 1–2700 кГц и более.
Эта большая амплитуда позволяет лазерам MOPA получать разные результаты гравировки на пластиковых и металлических материалах.
Заключение
Волоконно-лазерная технология MOPA — это большой шаг вперед в области лазерной гравировки.
Лазеры MOPA идеально подходят для проэктов, требующих гравировки на нержавеющей стали, черной маркировки алюминия и когда вам нужна гравировка без пригорания на пластике.
Вы можете использовать другие стандартные волоконные лазерные граверы с модуляцией добротности для большинства других применений.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем основное различие между источниками волокна Raycus, JPT, Max и IPG?
Основное различие между источниками волоконного лазера Raycus, JPT, Max и IPG заключается в их качестве, результате гравировки, стране происхождения, цене и материалах, которые он может обрабатывать. Raycus является самым дешевым вариантом и производится китайскими производителями. IPG является самым дорогим среди них и производится в Германии. Другими популярными брендами являются BCF и SuperSPI.
На каких материалах можно выполнять цветную гравировку с помощью лазера MOPA?
С помощью лазерного гравера MOPA вы можете эффективно выполнять цветную гравировку только на материалах из нержавеющей стали, иногда на титане. Невозможно выгравировать цвета на алюминии, золоте, серебре или других металлах/неметаллах.
Может ли лазер MOPA гравировать полноцветные изображения на металле?
Нет, лазерный гравер MOPA не может наносить полноцветные изображения на металл. Вы можете гравировать только монохромные изображения. Хотя лазеры MOPA могут гравировать более 16 цветов, они делают это отдельно, поскольку лазерный луч вызывает химическую реакцию на материале из нержавеющей стали, создавая поверхностную постоянную маркировку. Поскольку это постоянная метка, цвета не могут смешиваться для воссоздания полноцветного изображения.
