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，e网激光超市也在研究。

    未来光纤激光器的发展趋势主要体现在以下两个方面：

    （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。

    F-IPG系列光纤激光打标机为当今上激光标记设备，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。德国IPG光纤激光器，新型，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。

    首先它的激光器是采用光纤激光器，也就是产生激光的元件，也是整个光纤打标机核心的部分。还有激光扫描振镜：光纤激光打标机的振镜一般是10mm光斑的数字振镜，现在大部分光纤打标机使用的振镜是数字振镜，它的场镜，学术名也叫平场聚焦镜、扫描透镜、F-θ镜。主要用于将振镜出来的光在一个平面上聚焦。购买时要注意说明打标范围，根据自己的需要确定，不要盲目求大。

    其次是打标卡也叫激光控制卡、激光打标卡。常见的打标卡有金橙子、世纪桑尼、众为兴、台湾兴诚502B打标卡等，他是用来把我们在电脑里面画出的文字图案等转换成模拟信号或者数字信号，然后传到振镜里面。还有红光指示器也叫红光笔，用于指示光路，因为1064nm的激光看不见，而红光指示器的650nm的光是看得见的，通过合束镜将650nm的光与1064nm的光重合，所以650nm光指示到哪里，1064nm的光就在哪里，这样达到指示光路的作用。还有它的合束镜也叫合光镜。合束镜的作用：用于指示光路。因为1064nm激光是看不见的，而在实际打标过程中，我们常常需要知道激光聚焦点在哪个位置，从而确定打标的位置对不对。

    后也就是它的外部零部件，光纤激光打标机机柜也叫激光机柜、激光控制柜。如果把一台打标机比作一套房子，那么机柜就是房子的框架，所有的其他配件对都是装在这个房子内。光纤激光器电源顾名思义就是给光纤激光器供电的。工控电脑：也可以使用普通电脑，对于光纤打标机来说，因为其打标卡是USB打标卡，那么这电脑还可以使用笔记本电脑，这也是光纤打标机能做成便携式打标机的重要原因。还有总电源控制盒：如果是便携式打标机一般就不装这个了。

    F-IPG-5/10/20W产品性能指标

    光束质量 M2:1.5

    平均输出功率 5W/10w /20w

    大直线打标线速度 7000mm/s

    激光波长 1064nm

    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

    小字符高度 0.2mm

    标刻深度 0.01-0.2mm

    重复精度 0.005mm

    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

    光纤激光器的优势决定光纤激光打标机未来主导地位：

    （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。

    （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 。

    （3）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。

    （4）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。

    （5）1963年，Snitzer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。

    （6）光纤激光器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。

    （7）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DPSSL相比)，该优势已使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400一3400nm，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。

    有很多人对激光打标机并不是很了解,所以会分不清楚会用在什么行业, 也不清楚自己的行业会不会用到,其实激光打标机应用非常广泛,就概念来讲，有用到打标就能用到激光打标机,但具体还是要针对材料来定,有的材料只需要印刷上去的就不需要用到激光了,因为激光是精细打标，如果用在精糙的工件上就有点大材小用了,但如何知道什么产品适合用激光打标机,那就来具体举例一下;在五金行业, 扳手, 量具, 卫浴洁具、不锈钢餐具，医疗器械,箱包,皮包,礼品行业也有众多,如金属礼品,木盒，U盘,笔记本,钟表仪器行业的金属表壳、表底、眼镜架、仪器仪表及面板，此外还有包装行业和电子通讯行业的手机外壳、电子元器件的激光打标。所以通过这些我们知道激光打标机是有广大的市场前景的,而这个市场还有待去再开发,再挖掘,所以激光打标机企业应该要树立榜样, 做好, 去打开市场，在为顾客解决问题时也带来利润,所以在将来将会有更大的发展空间和更好的市场前景. 所以做好当下，放眼未来是迎合市场,创造业绩的良好开端。