光纤激光器在光纤激光打标机中的应用研究

未来光纤激光器的发展趋势

光纤激光打标机主要特点

光纤激光打标机主要指标

光纤激光打标机未来主导地位：

注意事项及日常维护：

光纤激光器在光纤激光打标机中的应用研究

光纤激光器近年来成为激光物理研究的一个热门，它被一致认为是有可能全面替代固体激光器的新一代产品。

光纤激光打标机是利用激光束在各种不同的物质表面打上永久的标记。打标的效应是通过表层物质的蒸发露出深层物质，或者是通过光能导致表层物质的化学物理变化而"刻"出痕迹，或者是通过光能烧掉部分物质，显出所需刻蚀的图案、文字、条形码等各类图形

所谓光纤激光打标机是指该款打标机使用的是光纤激光器，光纤激光器具有体积小（无水冷装置，使用风冷）、光是质量好（基模）、免维护等特点

未来光纤激光器的发展趋势

（1）光纤激光器本身性能的提高：如何提高输出功率和转换效率，优化光束质量，缩短增益光纤长度，提高系统稳定性并使其更加小巧紧凑是未来光纤激光器领域研究的重点。

（2）新型光纤激光器的研制：在时域方面，具有更小占空比的超短脉冲锁模光纤激光器一直是激光领域研究的热点，高功率飞秒量级脉冲光纤激光器一直是人们长期追求的目标。在频域方面，宽带输出并可调谐的光纤激光器将成为研究热点 。

光纤激光器的研究从上个世纪80年代末就已经开始，由于其能够产生超短脉冲，有着十分广阔的应用前景，所以世界各国对光纤激光器研究表现出了极大的热情。与其他类型激光器相比，光纤激光器具有可靠性高、结构简单、价格低廉，转换效率高等突出优点。

国内在这一领域的研究开展的也比较早，不论是理论上还是实验上，都取得了不少研究成果。不过，与国外相比，还存在较大的差距。特别是针对高性能光纤激光器的研究相对较少，实用化方面所做的工作也远远不够，效果也不是很理想。因此，很有必要进一步加强对被动锁模光纤激光器的研究。

1963年，Snitzer首次报道了掺Nd，十的光纤激光器，至此掀开了研究光纤激光器的热潮。尤其是近几年来，随着光纤设计和制作上取得的进展，光纤激光器的输出不断增大，单个光纤器件的CW输出功率已从百瓦级上升到千瓦级。同时，具有大包层直径和大数值孔径的高品质光纤在制作技术上的改善，使它很容易实现与二级管泵浦功率的有效藕合。

光纤激光器最显著的优势是具有极高的泵浦效率。一般情况下泵浦转换效率为70%-75 %，比工业用二级管泵浦的固体激光器(DPSSL)高得多。如此高的转换效率降低了激光器系统制冷和功率需要，能够比传统固体激光器的结构更为紧凑，加之全光纤结构可提供非常坚固和高可靠的封装设计。而且，光纤激光器可显著增强输出的光束质量。

另一个重要的优势在于:光纤激光器技术可大大延长器件寿命(与目前的DPSSL相比)，该优势已使近几年关注光纤激光器的工业激光器公司不断增大投人，因为从应用层面上讲长期可靠性工作非常重要。光纤激光器还具有其他优势:由于光纤激光器的激光介质本身就是导波介质，祸合效率高;光纤激光器可方便地与目前的光纤传输系统高效连接;纤芯可做得很细，能实现高功率密度;光纤的散热性能好，因此光纤激光器具有很高的转换效率以及很低的阂值;光纤激光器的输出波长涵盖范围极广，从400一3 400nm，可满足各方面的应用需求，在工商业、通信、军事、医学等方面都有很好的应用前景。

光纤激光打标机主要特点

光纤激光器分为两大类产品：连续光纤激光器和脉冲光纤激光器。

按照功率大小有：连续5W、10W、20W至400W、1000W以上；脉冲10W、15W、20W、25W、30W至50W。

光纤激光打标机为当今国际上最先进激光标记设备，具有光束质量好，体积小、速度快、工作寿命长、安装灵活方便以及免维护等特点。广泛用于是集成电路芯片、电脑配件、工业轴承、钟表、电子及通讯产品、航天航空器件、各种汽车零件、家电、五金工具、模具、电线电缆、食品包装、首饰、烟草以及军用事等众多领域图形和文字的标记，以及大批量生产线作业。光纤激光器，国际最新型，最可靠结构，体积小巧（约410*200*270mm3），耗电量小，无高电压无需庞大的水冷系统（仅需约300W），光束质量高，接近理想光束，USB接口输出控制，光学扫描振镜，激光重复频率高，高速无畸变。

光纤激光打标机主要指标

光纤激光打标机10/20W产品性能指标

光束质量 M2:1.5

平均输出功率 5W/10w /20w /50w

最大直线打标线速度 8000mm/s

激光波长 808nm

打标范围 100×100 mm×mm

可选70×70 / 175×175 / 300×300mm×mm

激光重复频率 20KHz-80KHz

最小字符高度 0.2mm

标刻深度 0.01-0.2mm

重复精度 0.005mm

最小线宽 0.01mm

电力需求 单相220V / 50Hz / 2A

整机耗电功率 <500w

冷却系统 风冷

光纤激光打标机未来主导地位：

光纤激光器作为第三代激光技术的代表，具有以下优势： （1）玻璃光纤制造成本低、技术成熟及其光纤的可饶性所带来的小型化、集约化优势； （2）玻璃光纤对入射泵浦光不需要像晶体那样的严格的相位匹配，这是由于玻璃基质Stark 分裂引起的非均匀展宽造成吸收带较宽的缘故； （3）玻璃材料具有极低的体积面积比，散热快、损耗低，所以上转换效率较高，激光阈值低； （4）输出激光波长多：这是因为稀土离子能级非常丰富及其稀土离子种类之多； （5）可调谐性：由于稀土离子能级宽和玻璃光纤的荧光谱较宽。 （6）由于光纤激光器的谐振腔内无光学镜片，具有免调节、免维护、高稳定性的优点，这是传统激光器无法比拟的。 （7）光纤导出，使得激光器能轻易胜任各种多维任意空间加工应用，使机械系统的设计变得非常简单。 （8）胜任恶劣的工作环境，对灰尘、震荡、冲击、湿度、温度具有很高的容忍度。 （9）不需热电制冷和水冷，只需简单的风冷。 （10）高的电光效率：综合电光效率高达20%以上，大幅度节约工作时的耗电，节约运行成本。 （11）高功率,目前商用化的光纤激光器是六千瓦。

注意事项及日常维护：

(1)光笔工作时，不能接触或碰撞扫描工作台活动横梁；

(2)激光器及光学镜头易碎，搬运时应小心轻放，并避免振动；

(3)机内出现故障时，应立即停止工作，由专业工作人员处理;

(4)严禁无水或水循环不正常情况下启动激光电源;

(5)注意开关机顺序，在关机时必须把电流调节到 5A 左右；

(6)注意打标机幅面不得超过工作幅面；

(7)注意保持室内及机器表面整洁干净；

(8)注意保持内循环水干净，定期清洗水箱并换干净去离子水或纯水。