MOPA & Q Fiber lasers 101 – Hoe werken ze en wat zijn de verschillen ?

Als we naar Fiber lasers (of fibre lasers) kijken om metalen en kunststoffen te bewerken dan komen we al snel op de vraag wat de verschillende mogelijkheden en verschillen zijn tussen een zogenaamde “Q-switched” fiber laser en een “MOPA” fiber laser. Voordat we deze vraag echter beantwoorden is het wellicht verstandig eerst te kijken naar het verschil tussen een CO2 laser en een Fiber markeer laser.

LICHTFREQUENTIES EN LASERLICHT

Zichtbaar licht varieert tussen zo’n 400 en 700 Nanometer. Fiber lasers (ND:YAG) werken daarboven met lichtfrequenties rond 1064 Nanometer, en CO2 lasers werken nog eens 10x hoger met infrarood licht ver buiten het zichtbare spectrum op een frequentie van 10600 Nanometer (of 10,6 Micrometer of 0,000 0106 meter).  Verschillende materialen reageren bij verschillende licht (laser) frequenties, dus verschillende materialen hebben ook verschillende laserbronnen nodig om bewerkt te worden. Eigenlijk net zoals het licht van een (infra)rode warmtelamp je huid wel op warmt , maar het licht van een ledlamp helemaal niet.

Stuur je nu bijvoorbeeld licht van een CO2 laser naar een blok hout dan zal de energie daarvan in het hout geabsorbeerd worden en zal het hout verbranden. Stuur je echter het licht van een Fiber markeer laser naar een blok hout dan zal er weinig gebeuren. Met metaal gebeurt het net andersom. CO2 lasers hebben (bij lagere vermogen) nagenoeg geen vat op metalen, terwijl Fiber lasers het metaal direct laten verkleuren, smelten of verdampen. Nu we weten waarom we een Fiber laser willen t.o.v. een CO2 laser kunnen we kijken naar de verschillen tussen de fiber lasers zelf.

MOPA  OF Q-SWITCHED FIBER LASER ?

De Q-switched fiber laser is al weer een tijdje op de markt en is op dit moment de meest gebruikte fiberlaser. Bij de Q-switched fiberlaser worden de instellingen voor de verschillende materialen vooral gemaakt door de snelheid en het vermogen aan te passen. Ook kan op zeer beperkte schaal de puls-frequentie wijzigen (zie afbeelding hieronder). Hierdoor kan men samen met de snelheid van de laser ook (beperkt) het effect van de markering of gravure bepalen.  Bij Q-switched fibre lasers kan de puls-lengte maar zeer beperkt of helemaal niet ingesteld worden. Q-switched lasers zijn over het algemeen wat goedkoper en daardoor nog populair. Ze voldoen voor het standaard markeer en graveer werk.

Sinds enkele jaren is echter ook de nieuwe “MOPA” laser erg in ontwikkeling en deze techniek wordt snel populair. In tegenstelling tot de Q-switched techniek kunnen we bij MOPA fibers de puls frequentie over een breed gebied instellen en daarnaast kunnen we ook de puls duur zeer precies instellen. Hierdoor kan men zeer nauwkeurig de benodigde energie en de soort energie per oppervlakte instellen. MOPA lasers zijn iets moeilijker aan te leren maar kunnen veel meer materialen bewerken en kunnen ook in meer gradaties en kleuren graveren, markeren of chemisch oppervlaktes wijzigen. Waar mogelijk kiest men tegenwoordig dus liever voor een MOPA laserbron. Waar het budget toe laat kiest men daarbij dan een zo hoog mogelijk vermogen.

Q-SWITCHED : eenvoudiger | goedkoper | minder diepe kleuren | minder materiaal keuzes

MOPA : stijlere leercurve | kan meer materialen verwerken | diepe kleuren | kan in bepaalde materialen ook zeer speciale effecten creeren | diepgraveren – foamen – uitgloeien