Лазерный мир

В последние годы спрос на прецизионную маркировку в промышленном производстве набирает обороты. В частности, производство потребительских товаров премиум-класса стимулирует эту тенденцию к обеспечению наивысшего качества, например, маркировка логотипов и сверхмалых  кодов 2D-матриц для отслеживания деталей, управления качеством цепи поставок и защиты от пиратства продукции. Во многих случаях такие коды предназначены для того, чтобы быть невидимыми для потребителя, но считываться датчиками в процессе производства. В результате этих преимуществ прецизионная лазерная маркировка все чаще используется в различных отраслях промышленного производства, включая микроэлектронику, полупроводники и автомобильную промышленность.

Для реализации этих точных результатов маркировки выбор типа лазера имеет первостепенное значение. Несмотря на сравнительно низкую точность, низкое качество, для прецизионной  лазерной маркировки преимущественно используют ИК волоконные лазеры из-за их низкой стоимости.

С другой стороны, ультракороткие импульсные пикосекундные и фемтосекундные лазеры способны генерировать результаты маркировки высочайшего качества и двухмерные матричные коды практически на любом материале, но при гораздо более высокой стоимости. Решением этой проблемы зависимости затрат от производительности является хорошо отработанный импульсный УФ-наносекундный лазер, такой как  из  серии Spectra-Physics Explorer® One ™.

Рис. 1. Матрица данных размером 20 x 20 точек на керамической крышке для рынка мобильных устройств с общим размером матрицы 900 x 900 мкм

Серия Explorer One удовлетворяет всем критическим требованиям, необходимым для маркировки сверхтонких матриц данных с минимальными размерами до 100 мкм. Ультрафиолетовая длина волны приводит к возможности более тонкой фокусировки в пятно меньшего размера и малой глубине поглощения в большинстве материалов. Explorer One также обеспечивает очень высокое качество луча, то есть круглые профили луча с низким астигматизмом и низким М², что позволяет пользователю получать размеры пятна фокусировки, ограниченные только дифракционным пределом. Лазеры Explorer One обычно имеют эллиптичность <1,1, астигматизм <0,1 * и M² ~ 1,1.

Рисунок 2. Матрица данных размером 20 x 20 точек, нанесенная на натриево-известковое стекло

Поскольку высокое качество результата также зависит от конкретного обрабатываемого материала, для охвата различных материалов необходим широкий и гибкий диапазон параметров лазера. Серия Explorer One предлагает высокоэнергетические модели с > 100 мкДж в УФ и > 200 мкДж при 532 нм, а также версии с более высокой мощностью до > 4 Вт при 355 нм и > 5 Вт при 532 нм с высокой частотой повторения для удовлетворения этих потребностей.

Расширенные функции импульсного управления также необходимы для обеспечения высокого качества обработки. Импульс по требованию с постоянной энергией импульса (E-Pulse ™) обеспечивает быструю точную маркировку и обеспечивает возможность движения PSO (применение № 44). Функция управления энергией импульса в замкнутом контуре Explorer One, известная как E-Track ™ (описанная в применении № 32), позволяет точно контролировать каждый лазерный импульс для создания сверхтонких структур. В серии Explorer One мы продемонстрировали маркировку сверхтонких машиночитаемых штрих-кодов на керамике, используемой в приложениях для мобильных устройств (Рис. 1), а также в натриево-кальциевом стекле (Рис. 2).

С помощью длин волн ультрафиолетового излучения нам удалось создать точки размером менее 10 мкм, в результате чего была получена матрица данных размером 200 мкм с размерами 20х20 точек. Благодаря отличным лучевым свойствам лазеров Explorer One, эти маленькие точки были получены с использованием гальвосканера с телецентрическим объективом f = 100 мм, то есть с умеренной фокусировкой и без сложных требований к позиционированию образца. Использование гальвосканера обеспечивает высокую скорость обработки и время маркировки в диапазоне ~ 100 мс для штрих-кода 20×20.

Еще одно приложение, где требуются сверхтонкие изображения — это прямое написание логотипов. Высокие требования к качеству поверхности диктуют использование сверхтонких изображений, так что контраст такого логотипа создает новый и высококачественный внешний вид без ущерба для топографии поверхности. Во многих случаях поверхность должна оставаться гладкой или давать определенное ощущение при человеческом прикосновении. На Рис. 3 мы демонстрируем такой логотип, отмаркированный УФ-лазером Explorer One на керамической детали.

Таким образом, импульсные УФ-лазеры с привлекательными ценами и характеристиками эффективны для создания сверхтонких изображений  из широкого спектра материалов, используемых в матрицах 2D-данных, а также для маркировки логотипов. Лазеры Explorer One идеально подходят для таких требовательных приложений.

Рисунок 3: Маркировка логотипа на полированной керамической поверхности

* Нормализовано к длине Рэлея

ПРОДУКТЫ: EXPLORER ONE

Explorer One Laser Series — самая компактная серия лазеров с модуляцией добротности в диапазоне мощностей до 4 Вт УФ и 5 Вт 532 нм. Высокие технические стандарты, такие как качество излучения  M² 1,1, короткие импульсы и высокая пиковая мощность, а также возможность быстрой модуляции мощности и короткого времени нарастания гарантируют наилучшее качество процесса в приложениях  клиентов. Высокие стандарты качества, в том числе строгие технические характеристики системы, долговечность, а также прочная и долговечная конструкция обеспечивают минимальную стоимость владения. Функции программного обеспечения и компактный размер обеспечивают быструю и экономически эффективную интеграцию и обеспечивают быстрое время выхода на рынок со своими собственными продуктами.

Источник: https://www.spectra-physics.com/assets/client_files/files/documents/App45_ExplorerOne_Marking.pdf