Glasfasertechnologie
Faseroptischer Faserlaser ist ein Laser, bei dem das aktive Medium eine integrierte optische Faser ist, die mit Elementen wie Erbium, Ytterbium, Neodym, Dysprosium, Praseodym und Tüll dotiert ist, im Gegensatz zu herkömmlichen Lasern, bei denen der Strahl nach außen transportiert und von einem optischen System geführt wird. Im Vergleich zu anderen Technologien bieten lasergeschnittene Faserlaser viele Vorteile wie Benutzerfreundlichkeit, hohe Zuverlässigkeit und Arbeitsqualität. Bei Verwendung eines Glasfaserkerns kann Laserlicht einer bestimmten Wellenlänge durch die Fasern hindurchtreten. Die Eingangsleistung muss groß genug sein, um eine ausreichende Ausgangsleistung bereitzustellen. Faserlaser haben eine Reihe von Vorteilen. Sie sind im Vergleich zu anderen Lasertypen sehr effizient, zuverlässig und stabil. Diese Laser liefern hochwertige Strahlen und sind gleichzeitig kompakt, mobil und einfach zu bedienen. Sie bieten eine hohe optische und elektrische Leistung und sind beständig gegen sich ändernde Umgebungsbedingungen, was sich in geringen Wartungskosten niederschlägt. Faserlaser haben viele Anwendungen, wie das Schneiden und Markieren von Metallmaterialien. Sie werden in vielen Branchen wie der Automobilindustrie, der Medizin, der Elektronik und der Fertigung eingesetzt.
Abb. 1. Einfluss der Änderung der Markierungsparameter auf die Oberflächenqualität. (Quelle ATMSolutions)
Die häufigsten Faserquellen sind:
MOPA
Der MOPA-Laser als spezieller Faserlasertyp mit einer Wellenlänge von 1064 nm kann Produkte für verschiedene Branchen markieren, ätzen und gravieren, die wir zum Identifizieren, Personalisieren oder Dekorieren verwenden. Das Konzept von MOPA ist eigentlich die Abkürzung für Master Oscillator Power Amplifier. Diese Art von Technologie ermöglicht es Ihnen, dank der Fähigkeit, Leistung und Bandbreite zu manipulieren, ein effizientes Lasersystem zu erzielen.
Bei dieser Art von Faserquelle wird die Laserleistung mittels eines separaten Faserverstärkers (Leistungsverstärkers) geändert, der das Signal vom Haupt-Schmalspektrumoszillator (Hauptoszillator) skaliert. MOPA zeichnet sich durch die Reduzierung unerwünschter nichtlinearer Effekte aus, die andere Wellenlängen erzeugen oder die Strahlleistung verringern können.
Bei dieser Technologie werden Halbleiterdioden als Pumpmechanismus und Lichtwellenleiter als strahlführendes, verstärkendes und resonatorisches Medium verwendet.
Abb. 2. MOPA-Markierungsmaschine. (Https://www.fiberlabs.com/)
Der Mopp ist eine gute Lösung für die Farbmarkierung von Edelstahl und Schwarzweißkunststoffen sowie Schwarzkunststoffen.
Abb. 3. Funktionen der MOPA-Markierungsmaschine. (Quelle ATMSolutions)
GRÜN
Der grüne Laser ist ein 532-nm-Laserstrahl, der von einer Hochleistungs-Multifunktionsdiodenlaserpumpe erzeugt wird. Auf diese Weise wird der Laserstrahl selbst mit der Frequenz verdoppelt (zwei Photonen derselben Frequenz interagieren mit nichtlinearem Material, was zu einem Photon mit der doppelten Energie der anfänglichen Photonen (d. H. Der doppelten Frequenz und der halben Wellenlänge) führt). Dank der Kombination von Matching-Phasen und InputLaserstrahl können wir endlich einen Strahl von hoher Leistung und Intensität bekommen. Als nächstes wird der Strahlengang automatisch geändert, indem die Neigung des Galvanometers oder der Präzisionsmobilstation gesteuert wird.
Das Gerät, das mit dem grünen Laserstrahl arbeitet, weist eine gute Arbeitsstabilität und niedrige Wartungskosten auf. Insbesondere wird es zum Gravieren von Glas, Kunstkristall, Acrylglas und anderen transparenten Materialien sowie zum dreidimensionalen Gravieren dieser Materialien verwendet. Funktioniert hervorragend in zwei- und dreidimensionalen Kristallgravuren, die auf Fotos, personalisierten Geschenken oder dekorativen Produkten basieren.
Abb. 4. Zwei- und dreidimensionale Gravur. (eigene Quelle)
UV
UV-Lasermarker verwenden eine 355-nm-Laserquelle und eine Frequenzverdopplungstechnologie. Im Vergleich zum Infrarotlaserstrahl hat der UV-Laser einen kleineren Querschnitt des Strahls und kann daher die mechanische Verformung des Objekts während des Markierens erheblich reduzieren.
Der UV-Laser wird hauptsächlich zum genauen Markieren oder Gravieren verwendet. Es kann zum Markieren von Lebensmitteln, zum Markieren von medizinischen Verpackungen, Mikrolöchern oder zum Schneiden von Siliziumwafern verwendet werden.
Die Hauptvorteile des UV-Lasers sind hohe Strahlqualität, kleiner Querschnitt des fokussierten Laserstrahls, präzise Markierung, höhere Auflösung, kleine Wärmeeinflusszone oder keine Verformung des markierten Materials.
Abb. 5. Beispiele für die UV-Markierung. (eigene Quelle)
Abb. 5. Für die Lithografie verwendeter UV-Laser (Quelle: https://www.photonics.com/Articles/Lasers_for_Lithography)
ZUSAMMENFASSUNG
Glasfasermarker werden heute auf dem Markt immer beliebter. Ihre Hauptvorteile sind hohe Arbeitsgeschwindigkeiten und eine Vielzahl von Materialien, die verarbeitet werden können. Darüber hinaus beeinträchtigen die Mobilität von Geräten und die Intuitivität von Steuerprogrammen häufig die Benutzerfreundlichkeit von Markierungsmaschinen.
Glasfasermarker werden hauptsächlich zum Markieren und Gravieren von Materialien für Informationstafeln, Typenschilder, Medaillen, Statuetten, Souvenirs usw. verwendet. Zunehmend werden alle Platten aus Metall oder beschichteten Metallen mit Fasermarkern verarbeitet, so dass wir in kurzer Zeit sind in der Lage, eine hochwertige, abriebfeste Gravur zu erzielen. Mit dieser Markierungsmaschine können wir dünne Folien schneiden oder einige Kunststoffe gravieren.
In der Souvenirindustrie wird die grüne Quelle besonders häufig zum Markieren in Glas, Acrylglas oder Kristall verwendet. Dank dieser Technologie sind wir in der Lage, dreidimensionale Grafiken (häufig basierend auf Fotos) zu markieren und zu erstellen.
Ein großer Einsatz innovativer Technologie ist die Verwendung von UV-Markern zum Markieren von Lebensmitteln odermedizinische Verpackung. Dies ermöglicht eine hygienische, berührungslose Behandlung. Eine weitere beliebte Verwendung dieser Quelle ist das Schneiden von Siliziumwafern, Mikrolöchern und einer Vielzahl von Lithografieanwendungen.
In der folgenden Tabelle sind die Quellen und ihre allgemeine Verwendung aufgeführt.
Art | Wellenlänge | Anwendung | Material |
Ballaststoff | 1064 nm | Markieren, Gravieren, Schneiden (dünne Folien) | Metalle, beschichtete Metalle, Kunststoffe, Spiegel |
MOPA | farbige Markierung, Gravur | Metalle, Edelstahl, Kunststoffe | |
Grün | 532 nm | Gravur | Glas, Kristall, Acrylglas |
UV | 355 nm | Markieren, Gravieren | Kunststoffe, Silizium, Keramik, beschichtetes Glas |
Quellen:
[1] https://atmsolutions.pl/
[2] https://www.researchgate.net/publication/276024952_Fiber_Lasers
[3] https://www.rp-photonics.com/frequency_doubling.html
[4] https://www.arcalabelingmarking.com/prodotti/laser-markers/mopa-fiber-laser-laser-marking/
[5] https://www.spilasers.com/industrial-fiber-lasers/how-fiber-lasers-work/
[6] https://www.fiberlabs.com/glossary/fiber-laser/
