這十年來，光纖激光技術(shù)已迅速成為1微米波長的材料加工應(yīng)用中的主要候選技術(shù)，尤其在標(biāo)刻應(yīng)用中，光纖激光器已占據(jù)激光源的三分之一。光纖激光源為用戶提供簡潔的低成本解決方案，無需維護(hù)，降低產(chǎn)權(quán)方案的成本。對于非技術(shù)用戶來說，這也是一種“安裝之后就不必管它”的選擇。

        對于許多激光來說，由于在使用氣體或棒狀激光器時，光學(xué)器件、熱透鏡或其它對準(zhǔn)效應(yīng)的下降，維持光束質(zhì)量通常很困難的。事實(shí)上，可以采用對特殊模式進(jìn)行光學(xué)設(shè)計(jì)來滿足特別的材料加工應(yīng)用。

        最新一代的納米脈沖光纖激光器簡潔緊湊，調(diào)整光束質(zhì)量后的光源非常靈活，有若干可配置的脈沖選項(xiàng)。這將改進(jìn)大多數(shù)應(yīng)用的工藝。近來，峰值功率和脈沖能量的提高使得傳統(tǒng)標(biāo)刻加工邁上了新的臺階，也使激光器成為功能強(qiáng)大的精密加工工具。 

        許多光纖激光器基于調(diào)Q類型的設(shè)計(jì)，并且模仿了其他固態(tài)激光器的能力。這種光源仍主要應(yīng)用于當(dāng)前的標(biāo)刻應(yīng)用中，它受限于脈沖參數(shù)的能力，不能突破重復(fù)率小 于100千赫的限制?；谥髡駝勇史糯笃鳎∕OPA）設(shè)計(jì)的光纖激光器使用直接調(diào)制的種子激光器和放大器通路，能靈活控制如脈沖長度和頻率等脈沖參數(shù)。 

        例如，SPI最新的MOPA設(shè)計(jì)能夠達(dá)到很高的峰值功率，這是無法在標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制時達(dá)到的，在平均輸出功率為40瓦時，一些模式的峰值脈沖功率能超過20千 瓦，在30千赫時脈沖能量能大于1.25mJ。另外，這些模式的脈沖頻率范圍高達(dá)1到500千赫，脈沖持續(xù)時間范圍為20到200納秒，并且能在連續(xù)波 （CW）模式下工作。 

　　材料加工中，影響質(zhì)量和生產(chǎn)能力的一些關(guān)鍵參數(shù)包括：峰值脈沖功率（千瓦）、脈沖能量（mJ）、脈沖頻率（千赫）、平均功率（瓦）、脈沖持續(xù)時間（納秒）和光束質(zhì)量（M2）。大多數(shù)脈沖激光材料加工應(yīng)用需要綜合考慮上述參數(shù)。 

        脈沖加工在本質(zhì)上嚴(yán)重依賴于重疊激光光斑才能取得理想的結(jié)果。盡管高一些的重疊也可以讓標(biāo)記的外觀幾近平滑，但通常對于許多激光加工(laser oem)來說，普遍接受的是大于30%的光斑重疊。高重復(fù)率意味著可以達(dá)到更高的加工速度。在500千赫時，當(dāng)掃描速度高達(dá)8米/秒時就能夠取得30%光斑重疊的效果。 

圖1 （上圖）25kHz0.8mj斑點(diǎn)標(biāo)記，（下圖）375kHz0.05mj平滑高對比度標(biāo)記5米/秒

        在加工敏感材料時，需要仔細(xì)控制熱輸入，通常最好采用較短的脈沖和較高的重復(fù)率。在加工塑料和聚合材料時，則最好維持峰值功率并且限制每單位長度的總熱輸入（見圖1）。其他應(yīng)用加工，如除漆（24小時標(biāo)記）、彩色標(biāo)記、集成電路打標(biāo)以及薄膜圖案生成（太陽能電池和液晶屏幕），則最好要滿足大于100千赫的條件。 

        光束質(zhì)量對許多應(yīng)用來說有著決定性影響，低M2并不是在所有場合中適用，因而在考慮是否適合某用途時必須考慮光束質(zhì)量。低M2光束能在加工域上產(chǎn)生更小更 深的斑點(diǎn)，但是更高的峰值功率將導(dǎo)致過度的中心點(diǎn)強(qiáng)度，從而導(dǎo)致問題發(fā)生，例如在薄膜制圖或清除應(yīng)用中引發(fā)基底損壞。當(dāng)區(qū)域較大時，由于行距較小，就需要 較小斑點(diǎn)加工更多次。在這些應(yīng)用中，高M(jìn)2光束在更寬的功率分布時，更適用于區(qū)域加工。 

圖2 光束質(zhì)量的對比

        在SPI公司，我們已經(jīng)開發(fā)了一系列脈沖激光器，可以廣泛用于標(biāo)稱需要不同光束質(zhì)量的應(yīng)用（見圖2）。激光器光束質(zhì)量的影響極為顯著，主要與產(chǎn)生的聚焦斑點(diǎn)尺寸相關(guān)。對比研究則顯示出斑點(diǎn)尺寸對于標(biāo)刻和鉆孔加工應(yīng)用的影響。當(dāng)激光脈沖數(shù)量相同時，單模脈沖激光器可以產(chǎn)生窄深的高深寬比的孔，而更高模式的激光器則產(chǎn)生漸寬漸淺的孔。這一結(jié)果或許在多數(shù)情況下有效，不過要指出的是，最終特征不必嚴(yán)格與估算的斑點(diǎn)尺寸一致，這應(yīng)該視應(yīng)用的要求而定。