6 مزیت لیزر MOPA نسبت به سورس های متداول بازار

لیزر MOPA چیست و چه کاربردی دارد؟

MOPA مخفف Master Oscillator Power Amplifier است.

فرایند تولید لیزر بدین صورت است که ابتدا، پرتو لیزر در بخش Oscillator تولید می شود. سپس پرتو لیزر تولید شده در Amplifier تقویت می‌شود. سپس خروجی لیزر تقویت شده به سر گالوو (گالوانومتر آینه ای) در دستگاه حکاکی لیزر MOPA فرستاده می شود.

لیزر MOPA یکی از انعطاف‌پذیرترین لیزرهای موجود در بازار است و می‌توان گفت که ویژگی دو نوع لیزر متفاوت را با هم دارد. لیزرهای فایبر معمولی (با پالس‌های نسبتا طولانی) و لیزرهای حالت جامد کلاسیک (با پالس های نسبتا کوتاه)

بهتر است قبل از اینکه مشتریان تصمیم بر خرید دستگاه حکاکی لیزر MOPA بگیرند، مزیت ها و معایب این نوع حکاکی لیزری را درک کنند. بدین منظور ما در این مقاله، فناوری لیزر فیبر MOPA از قبیل عملکرد، کاربردها، مزایا و معایب آن را به طور عمیق توضیح خواهیم داد.

مقایسه سورس لیزر Q-Switch و سورس لیزر MOPA

با ورود فناوری لیزر MOPA در کاربردهای حکاکی، این فناوری به دومین فناوری لیزر فیبر پالسی پرکاربرد تبدیل شده است که اولین آن Q-switch است.

تفاوت سورس های Q-Switch و MOPA از لحاظ ساختاری این است که در لیزرهای MOPA تقویت به صورت مرحله ای و در چند بخش Amplifier انجام می شود.

در لیزرهای فایبر معمولی مبتنی بر فناوری Q-Switch، انرژی لیزر در پالس های بسیار قوی متمرکز می شود. در نتیجه حرارت زیادی به سطح فلز اعمال می شود که می تواند باعث سوختن یا ذوب شدن فلز شود. وقتی چنین فلزی در محیط آزاد قرار بگیرد با محیط واکنش نشان داده و دچار زنگ زدگی می شود. ولی لیزرهای MOPA حرارت کمتری را به فلز اعمال می کنند در نتیجه احتمال آسیب به فلز کاهش می یابد و مقاومت فلز نسبت به خوردگی افزایش می یابد.

لیزرهای MOPA نسبت به لیزرهای Q-Switch قادر به تولید نرخ تکرار پالس بالاتری هستند. علاوه بر این، محدوده فرکانسی پالس لیزر MOPA بزرگتر از لیزر Q-Switch است که نتیجه این تفاوت ایجاد حکاکی رنگی می باشد.

در لیزرهای MOPA می توان پارامترهای مختلف لیزر مانند مدت زمان پالس، فرکانس پالس و انرژی پالس را مستقل از یکدیگر تنظیم کرد که منجر به انعطاف پذیری بسیار بالای سورس می شود و تنظیم یکی از آنها بر پارامترهای دیگر تأثیری نخواهد داشت. انگار بخش های مختلف یک لیزر MOPA برای دست یابی به نتایج مختلف همکاری می کنند، که در لیزرهای Q-Switch غیرممکن است.

شکل 1: حکاکی رنگی با سورس MOPA

ویژگی های منحصر به فرد حکاکی با لیزر MOPA

حکاکی به رنگ سیاه روی آلومینیوم آنودایز شده

حکاکی روی آلومینیوم آنودایز شده با استفاده از سورس های لیزر Q-Switch باعث ایجاد علامت گذاری به رنگ سفید می شود.

با استفاده از سورس لیزر MOPA می توانیم مدت زمان پالس بسیار کوتاهی را تنظیم کنیم در نتیجه لایه آنودایز شده حذف نمی شود و به سادگی می توان حکاکی رنگی انجام داد.

عرض پالس باریک و تنظیم فرکانس در محدوده بالاتر باعث حکاکی به رنگ سیاه در آلومینیوم آدونایزشده می شود.

افزایش دقت هنگام حکاکی پلاستیک با لیزر MOPA

حکاکی با استفاده از لیزرهای فایبر Q-Switch باعث ذوب شدن و تغییر حالت پلاستیک (در اثر انرژی بالای لیزر در هر پالس) می شود و در نتیجه کیفیت حکاکی پایین می آید اما در لیزر MOPA چون می توانیم مدت زمان پالس را در محدوده کوتاه تری انتخاب کنیم حرارت کمتری به ماده منتقل می شود، پلاستیک ذوب نمی شود و حکاکی یکنواخت و با دقت بیشتری را نتیجه می دهد.

(طول پالس میزان حرارتی که به سطح ماده می رسد را تعیین می کند. انرژی که در واحد زمان به ماده منتقل می شود و ساختار مولکولی آن را تغییر می دهد.)

امکان حکاکی رنگی با لیزر MOPA

اگر به دنبال دستیابی به طیف های رنگی متفاوتی هستید، سورس های لیزر MOPA پاسخگوی کار شماست. چرا که بازه وسیعی از فرکانس در اختیار شماست و می توانید با تغییرات فرکانس و توان به نتیجه مطلوب خود دست یابید.

محدوده فرکانسی سورس های فایبر Q-Switch نسبتا کم است مثلا سورس 20 وات Raycus محدوده فرکانسی 30 الی 60 کیلوهرتز، سورس 30 وات Raycus محدوده فرکانسی 20 الی 60 کیلوهرتز و سورس 50 وات Raycus محدوده فرکانسی 50 الی 100 کیلوهرتز دارد در حالی که محدوده فرکانسی لیزرهای MOPA تا 1000 کیلوهرتز هم قابل تنظیم است.

از بین مواد مختلف استیل بهترین پاسخ را در برابر حکاکی رنگی از خود نشان می دهد و بیش از طیف رنگی اصلی برروی آن قابل حکاکی است.

شکل 2: حکاکی رنگی با سورس MOPA

سوزش/ذوب کمتر لبه های فلز در حکاکی

به دلیل وجود پالس های لیزری بسیار قوی، انرژی متمرکز شده لیزر برروی ماده بسیار بالاست و می تواند موجب سوختن فلز شود.

در حکاکی عمیق برای فلزات، دستگاه حکاکی لیزر MOPA ممکن است مزیتی نداشته باشد، چراکه انرژی تک پالس آن کمتر است، اما اگر به صورت دقیق و با استفاده از میکروسکوپ حکاکی آن را بررسی کنید بهتر از دستگاه حکاکی لیزر معمولی است.

حکاکی برروی پلاستیک تیره

همانطور که می دانید برای حکاکی برروی پلاستیک ها و به ویژه پلاستیک های تیره، از لیزرهای حکاکی UV استفاده می شود. این لیزرهای نتیجه مطلوبی برروی پلاستیک نشان می دهند اما گران قیمت هستند. قیمت لیزرهای MOPA مناسب تر از لیزرهای UV می باشد فلذا می تواند جایگزین مناسبی برای این دسته از لیزرها باشد.

لایه برداری سطح ورق نازک اکسید آلومینیوم

امروزه بسیاری از تلفن‌های همراه، تبلت‌ها و رایانه‌ها از اکسید آلومینیوم نازک به عنوان قاب محصولات خود استفاده می‌کنند.

استفاده از لیزرهای Q-Switch برای علامت گذاری بر روی صفحه آلومینیومی نازک، به راحتی منجر به تغییر شکل ماده می شود و به طور مستقیم بر زیبایی و کیفیت حکاکی تاثیرگذار است.

چرا دستگاه حکاکی لیزر MOPA گران تر از دستگاه های فایبر حکاکی Q-Switch هستند؟

فناوری لیزر MOPA در بازار کاملاً جدید است و تحقیقات مداوم برای بهبود کارایی و قابلیت‌های مواد آن در حال انجام است.

برای تولید لیزری که بتواند در فرکانس‌های پایین و بالا کار کند و مکانیزم فرکانس پالس قابل تنظیم را ارائه دهد، المان های الکترونیکی و اپتیکی داخلی حساسی مورد نیاز است. همه این دلایل هزینه تولید سورس MOPA را افزایش می دهند.

در جدول زیر اطلاعاتی درمورد نتیجه حکاکی برروی مواد مختلف با استفاده از سورس لیزر Q-Switch و MOPA آورده شده است. لازم به ذکر است که ممکن است مواد مختلف آلاینده های متفاوتی داشته باشند و در نتیجه نتیجه ی متفاوتی در حکاکی حاصل شود. جهت کسب اطلاعات بیشتر در مورد حکاکی لیزری رنگی کلیک کنید.