激光标刻滤光片分析

2024-08-21 派大莘

激光标刻作为一种通过高能量密度的激光束对材料表面进行局部照射,使材料表面发生物理或化学变化,从而留下永久性标记的一种加工技术,其原理主要是通过激光发生器产生特定波长和功率的激光束,经过光学系统聚焦后照射到材料表面。激光束的高能量使材料表面瞬间升温,达到熔点或汽化温度,从而形成凹坑、线条或图案等标记。不同的材料对激光的吸收和反应特性不同,因此可以通过调整激光的参数(如波长、功率、脉冲宽度等)来实现对不同材料的精确标刻。


 激光标刻滤光片分析

(图源网络,侵删)

滤光片应用分析

1.提高标刻质量

在进行激光标刻过程中,可能会受到环境光、反射光等杂散光的干扰,尤其是对金属材料进行标刻时,金属表面的反射光可能会干扰标刻效果,这些杂散光会影响激光束的聚焦效果和标刻精度,通过适配激光标刻机所使用的激光波长,常见如激光标刻波长有 1064nm(近红外)、532nm(绿光)等,只有选择与激光波长匹配的带通滤光片(或窄带滤光片)可有效过滤掉杂散光,提高激光束的纯度和强度,从而提高标刻质量。

BP532带通滤光片

BP532带通滤光片

同时,在适用激光滤光片时还需根据激光的功率大小分配,高功率的激光需要选择能够承受较高能量密度的滤光片,以防止滤光片在使用过程中被损坏。一般来说,滤光片的功率承受能力应该大于激光标刻机的输出功率,对于高功率的紫外激光标刻机,需要选择能够承受高能量密度的紫外滤光片,以防止滤光片被损坏。

 

NPB365紫外窄带滤光片

NPB365紫外窄带滤光片) 

2.增强对比度

滤光片可以调整激光的波长和强度分布,从而增强标刻图案与背景之间的对比度。通过选择合适的滤光片,可以使标刻图案更加鲜明,易于识别。例如,在对透明材料进行激光标刻时,由于材料的透明度较高,标刻图案可能不够明显。使用特定波长的滤光片可以增强标刻图案的对比度,使其更加清晰可见。

 

3.保护操作人员视力

在激光标刻过程中,激光束的强度很高,如果操作人员直接观察激光束或标刻区域,可能会对眼睛造成严重的伤害。通过选择吸收型滤光片可以过滤掉激光的有害波长,降低激光的强度,保护操作人员的视力,一般来说,OD值越高,防护效果越好。例如,在使用可见光或近红外激光进行标刻时,操作人员可以佩戴相应波长的激光防护眼镜,其中的陷波滤光片就可以有效地阻挡激光辐射。


 532陷波滤光片

(激埃特532陷波滤光片

4.适应不同的激光波长和功率

不同的激光标刻机可能使用不同波长和功率的激光束,需要选择相应的滤光片(如紫外滤光片、红外滤光片、高功率滤光片)来匹配激光的参数。滤光片的透过率、截止波长等参数应与激光的波长和功率相适应,以确保激光束能够有效地透过滤光片并进行标刻。例如,对于高功率的紫外激光标刻机,需要选择能够承受高能量密度的紫外滤光片,以防止滤光片被损坏。

 

5.保护光学元件

激光标刻系统中的光学元件,如透镜、反射镜等,对激光的波长和强度有一定的要求。如果激光束中含有过多的杂散光或不合适的波长成分,可能会损坏光学元件,滤光片可以过滤掉这些有害成分,保护光学元件的正常工作。例如,一些红外激光标刻系统中,可能需要使用长波通滤光片来阻挡可见光和较短波长的红外光,只让特定波长的长波红外光通过,以实现精确的标刻,同时避免其他波长光对标刻过程和效果产生干扰。

 

如果激光标刻系统中使用的是较短波长的激光,并且需要排除较长波长的光干扰,就可以选用短波通滤光片。比如在紫外激光标刻系统中,可能需要用短波通滤光片来阻挡可见光和较长波长的紫外光,确保只有所需的短波紫外光用于标刻,提高标刻的精度和效果,防止不必要的长波光对标刻材料或系统产生不良影响。


 紫外SP365短波通滤光片

(紫外SP365短波通滤光片)

滤光片指标对于激光标刻机的作用

防护波长范围:确保滤光片能够有效地阻挡激光的有害波长,保护操作人员的视力。

光学密度(OD):决定了滤光片对激光的防护能力,OD 值越高,防护效果越好。

可见光透过率:在保证防护效果的前提下,提高可见光透过率可以使操作人员更好地观察标刻过程。

中心波长:与激光标刻机使用的激光波长相匹配,确保激光束能够有效地透过滤光片进行标刻。

带宽:影响滤光片对杂散光的过滤效果和激光的透过率,根据标刻精度和杂散光的干扰程度选择合适的带宽。

透过率:决定了激光的损失程度和标刻效率,应根据激光的功率和标刻材料的特性选择合适的透过率。

截止波长:根据激光的波长选择合适的截止波长,确保滤光片能够有效地过滤掉不需要的波长。

功率承受能力:保证滤光片能够承受激光的功率,防止滤光片被损坏。

 

通过分析以上滤光片在激光标刻过程中的作用,在选择滤光片时,应根据具体的应用场景和需求,综合考虑滤光片的类型、参数和性能指标。同时,还应注意滤光片的质量和可靠性,选择正规的产品和供应商,以确保激光标刻机的安全和稳定运行。

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