Ультрафиолетовая лазерная трубка – основной элемент современного высокотехнологичного оборудования, которое задействуется для маркировки, резки и гравировки различных изделий. Лазерные маркираторы, оснащенные УФ-лазерными трубками осуществляют обработку материалов методом «холодной маркировки». Она применяется в случаях, когда нагрев места обработки нежелателен или недопустим. УФ-лучи не оказывают сильное тепловое воздействие на заготовки и не способствуют их деформации.
Преимущество ультрафиолетовых лазеров:
- длина волны – 355 нм, мощность – от 1 до 4Вт;
- лазеры обладают воздушным охлаждением;
- в процессе обработки на поверхности изделий не появляются зоны нагрева и связанные с этим негативные последствия;
- при обработке заготовок из силикона, полипропилена и прочих пластиков, обеспечивается высокий контраст маркировки без задействования специальных добавок;
- отсутствуют микрофракции на стекле;
- отличное качество излучения.
Лазеры, формируемые ультрафиолетовыми волнами, могут обрабатывать любые материалы – металлы, пластик, бумагу, кожу, стекло и т.д. Оборудование компактного размера, поэтому может устанавливаться в удобном месте, задействоваться в небольших цехах или внедряться в производственные линии.
Комплектация
Применение систем лазерной резки и гравировки с ультрафиолетовым излучением обеспечивает широкие возможности обработки различных материалов. Для формирования излучения задействуется сложная структура лазера.
Основной компонент ультрафиолетовых лазерных трубок – специальные диоды, излучающие короткие электромагнитные волны. Работают такие лампы, как и их светоизлучающие аналоги. Разница только в составных компонентах – в диодах используется нитрид галлия, алюминия, бора и индия. В лампах также поддерживается принцип, по которому излучение формируется при движении через полупроводниковый переход постоянного тока заданного напряжения.
Ключевые характеристики УФ-диодов:
- Размер волны формируемого света – от 100 до 400 нм.
- Световой поток – изменяется в канделах.
- Номинальный рабочий ток – нужен для выбора блока питания.
- Прямое напряжение – значение колеблется в пределах 3-4,5 В.
Кроме диодов, внутри конструкции находится кристалл титанил-фосфата калия, характеризующийся высокой лучевой стойкостью, минимальным светопоглощением и невысокими значениями управляющих напряжений для контроля и преобразования лазерного излучения в области спектра 1–3 мкм.
Третий основной компонент трубки – оптический кристалл. Это элемент с высоким уровнем нелинейности, отличными показателями термальной и угловой настройки, отличающийся повышенной степенью прозрачности. Задействуется для генерации 2-й гармоники в трубках невысокой мощности. За счет характеристик кристалла обеспечивается преобразование частот и гармоник. Кристаллы поставляются в форме полированных и ориентированных оптических деталей с просветляющим покрытием и защитным слоем.
Принцип действия
Генерация УФ-лазера осуществляется так: диод формирует световую волну 1064 нм, которая возбуждает на 1-м нелинейном кристалле (KTiOPO4) 2-ю гармонику (532 нм). Далее излучение главной и 2-й гармоники смешивается на 2-м нелинейном кристалле, благодаря чему формируется 3-я гармоника (УФ-лазерный луч) с размером волны 355 нм.
Уф-излучение отличается хорошей энергией кванта, формирует микропятно в зоне фокусировки лазера за счет небольшого размера волны, в сравнении с газовыми и волоконными излучателями. Минимально возможный размер пятна фокусировки равен длине волны излучения. Таким образом, для УФ-лазера с 355 нм он в тридцать раз меньше, чем для ИК с размером волны 10,06 мкм и равен нескольким микрометрам.
Виды УФ-лазеров
УФ-трубки формируют несколько разновидностей лазеров, которые классифицируются по схожим признакам. По принципу функционирования они бывают импульсными и непрерывными. В зависимости от разновидности активной среды – конденсированными, газовыми и органическими.
Самыми распространенными являются твердотельные DPSS лазеры с диодной накачкой и размером волны УФ-излучения от 261 до 360 нм. Роль активной среды в трубках, формирующих подобные лучи выполняют:
- твердотельные кристаллы на основе церия, являющиеся основой импульсных лазеров;
- твердотельные кристаллы, излучающие в ИК-диапазонах, с дальнейшим переформатированием частоты излучения в UV-спектр.
Кроме них довольно распространенными считаются трубки, создающие УФ-лазеры на свободных электронах, способные преобразовывать когерентные фотоны с энергией 10 эВ, что обеспечивает формирование ультрафиолета с размером волны в 124 нм. Отдельный вид светодиодных УФ-лазеров, с размером волны от 365 до 405 нм, применяется для создания световых картин, поиска скрытой маркировки и выполнения других несложных задач.
Сфера применения
Установки с ультрафиолетовыми лазерными трубками задействуются для прецизионной обработки электродеталей, маркировки печатных плат, микросхем и солнечных батарей. Аппаратура также применяется в продуктовой индустрии, для точной маркировки медоборудования, любых видов стекла, LED-панелей, керамики, бумаги и пластика. Техника активно используется при производстве кабелей любого диаметра для нанесения маркировки с высоким разрешением на поверхность изоляции, а также идентификационных данных – QR-кодов, штрих-кодов, номеров и т.д., на изделия из разных материалов, включая сшитый полиэтилен, полиэтилен и ПВХ.
