激光行业入门手册
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头痛问题
对激光的关键参数不了解,无法形成行业认知,缺乏激光测试的理论支撑,最终造成工作无从下手,开展工作异常艰难。
(平均功率、频率、单脉冲能量等不在详细介绍)
这些参数是新人入门的钥匙,了解这些参数并理解之间的关系和所代表的意义,就能明白激光行业的分类,窥探行业的发展,指导激光器及设备的选型和测试,并能有逻辑的向客户介绍激光器或设备的优缺点。
文本用最简单的语言介绍,力求非专业人士轻松入门。
激光器参数一——波长
可见光的波长范围:400nm-780nm;小于400nm的波长称为紫外波段(不可见);大于780nm的波长称为红外或远红外波段(不可见)。
每个激光器都有特定的波长,波长也是激光器分类的方法之一,比如:紫外激光器,其波长为355nm;绿光激光器,波长为532nm等,只要有这样的字样,都是按照波长进行分类的。
贴士:IC芯片的加工精度要求很高(3um、7um、14um等),加工用什么样的激光器呢?原因是什么?
答案是极紫外激光器,目前波长为193nm,波长短,加工精度比355nm紫外激光还要小一倍。
激光器参数二——脉宽
脉冲激光器 连续激光器与脉冲激光器输出功率的区别
贴士:连续激光器完全靠热量烧灼物体,比如CO2激光器、高能功率光纤激光器等(切割、连续焊接基本都是属于这种光源);脉冲激光器加工是靠脉冲光点轰击工件表面,打标、清洗用的端泵、光纤、绿光、紫外、超快激光器绝大部分都是脉冲工作的,有些激光器可以在连续和脉冲模式中切换,比如梅曼公司生产的用于按键剥漆的A系列1064nm主动调Q激光器。
激光器参数三——峰值功率
为什么20W皮秒激光器可以轻松切割1毫米的玻璃?这与它的峰值功率有关,我们核算它的峰值功率,并换算相同峰值功率的光纤激光器,它的平均功率是多少。
> 20W皮秒激光器,频率:100kHz,脉宽:15Ps,峰值功率=20/100/15=13333kW
> 如果光纤激光器的峰值功率为13333kW,频率为30kHz,脉宽为100ns,平均功率=13333*30*100=39999W
> 20W皮秒激光器的峰值功率等同于4万瓦光纤激光器的峰值功率,相当于2000台20W光纤激光器峰值功率之和。
贴士:
由参数可以了解,高峰值绿光激光器虽然平均功率为2.5W,但峰值功率却是20W普通绿光激光器的4倍,正式由于高峰值功率,高峰值绿光激光器可以轻松在玻璃内部雕刻,普通的绿光激光器,如果峰值功率不够高,即使平均功率再大也加工不了玻璃。
脆性材料加工,峰值功率更为重要,瞬间的高能量具有很强的穿透性。因此,皮秒、飞秒等超快激光器激光通常用量加工玻璃、硅片等材料。
总结
波长:波长越短,聚焦光斑越小,激光吸收率越好。
脉宽:脉宽越窄,热效率越小。
峰值功率:峰值功率越高,瞬间释放的能量越大。
贴士:了解以上参数,就可以掌握基本的激光器选择和调试方法。
如何运用?
1.通过材料选定激光器范围
2.通过客户时间要求确定振镜速度
3.通过调节平均功率和频率,也就是调节峰值功率,找到满意的效果;如果效果不佳,还应考虑离焦状态时效果的变化。
举例说明:塑料件打标
分析:材料为塑料,高峰值、窄脉宽的激光器比较适合,先选定端泵、绿光、紫外激光器
如果材料种类单一,优先考虑端泵;如果种类繁多,则优先选择紫外
后文中,将有更多案例说明。
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