CN104191087A - 一种采用mopa光纤激光器的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种采用MOPA光纤激光器的加工方法，其包括以下步骤：采用MOPA光纤激光器输出窄脉宽激光到被加工材料。采用上述方案，本发明采用窄脉宽激光进行材料加工，适用于金属板和塑料板，可有效减轻弯曲变形现象，在加工材料时，不会使被加工物质发生物理弯曲形变，适用于金属片，例如手机中基板、平板等数码产品金属外壳；还适用于塑料片或者塑料壳体，具有很高的市场应用价值。

Description

一种采用MOPA光纤激光器的加工方法

技术领域

本发明涉及MOPA光纤激光器，尤其涉及的是，一种采用MOPA光纤激光器的加工方法。

背景技术

以前大部分产品的标码和标识都由喷墨和蚀刻处理标记上去的，但是随着激光器的发展和激光打标所带来的各种优势，激光打标将渐渐地取代它们。考虑到紫外激光器的冷加工，它的光子能量比较大，是通过破坏物质的化学键对产品进行加工的因此它打标出来的产品比较漂亮，边缘无毛刺无爆点；例如，IPhone 5C的后壳处理采用紫外激光器加工完成。

但是，紫外激光器价格昂贵。

替代的，采用脉冲光纤激光器加工厚度小于1mm的金属薄板，但是，由于激光冲击力以及被高温熔融的液态金属凝结时候产生的收缩力，会使金属板发生变形弯曲，严重时可在金属板背面看到明显的激光加工痕迹。

例如，采用1064nm脉冲光纤激光器加工金属薄板，在激光加工时，受激光能量以及其作用时产生的热影响，使基材弯曲变形，在背面看见有激光加工痕迹。传统加工办法，因其激光作用时间长（100ns）和频率（20KHz~80KHz）可调整范围小，导致无法减轻热影响区域，必然引起材料形变。

因此，现有技术采用的激光加工技术，受其激光与材料作用时间（即脉冲宽度，100ns）影响，容易导致能量过大，产生热效应。除开加工所需的激光能量外，多余的能量会继续作用在金属物质上，持续对材质产生冲击和使金属液态化，当一个激光脉冲停止时，液态金属冷却凝结成固态时，又会产生应力，使得形变更加严重。

采用MOPA光纤激光器的加工方法200810181570.X提供了一种激光加工方法和激光加工头，该发明所提供的激光加工方法通过从加工头前端的喷嘴的同一开口部向表面贴有保护层的板状金属材料照射激光束和吹送辅助气体来进行切割和开孔等加工，在该方法中，当所述保护层的熔融宽度为G[mm]、所述喷嘴的开口径为D[mm]时，将喷嘴开口径设定为满足D/G≧2；通过对所述板状金属材料和所述保护层照射一次激光束进行加工。

这样，就存在上述技术问题：板状金属材料容易变形，并且，加工塑料材料更容易变形。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新的采用MOPA光纤激光器的加工方法。

本发明的技术方案如下：一种采用MOPA光纤激光器的加工方法，其包括以下步骤：采用MOPA光纤激光器输出窄脉宽激光到被加工材料。

优选的，通过激光软件控制MOPA光纤激光器，输出窄脉宽激光到被加工材料。

优选的，所述窄脉宽为1ns~10ns的脉冲宽度。

优选的，MOPA光纤激光器的激光束经过聚焦镜汇聚后，输出的窄脉宽激光，在正焦处光斑大小为50微米±10微米。

优选的，所述激光的每行扫描间隔距离为0.05毫米±0.01毫米。

优选的，所述激光的扫描速度为5000毫米每秒±500毫米每秒。

优选的，所述激光的单脉冲能量为0.2毫焦±0.05毫焦。

优选的，所述激光的波长为1064nm。

优选的，所述激光的频率为10kHz±1kHz。

优选的，所述激光的速度为所述激光的扫描速度为100毫米每秒±10毫米每秒。

采用上述方案，本发明采用窄脉宽激光进行材料加工，适用于金属板和塑料板，具有很高的市场应用价值。

附图说明

图1为本发明的一个实施例的实施示意图；

图2为本发明的一个实施例的软件设置示意图；

图3为图2所示实施例的又一软件设置示意图；

图4为本发明的一个实施例的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。本说明书及其附图中给出了本发明的较佳的实施例，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当某一元件固定于另一个元件，包括将该元件直接固定于该另一个元件，或者将该元件通过至少一个居中的其它元件固定于该另一个元件。当一个元件连接另一个元件，包括将该元件直接连接到该另一个元件，或者将该元件通过至少一个居中的其它元件连接到该另一个元件。

相比较紫外激光器，MOPA（Master Oscillator Power-Amplifier，主控振荡器的功率放大器）光纤激光器价钱便宜很多，约为紫外激光器的10%至20%；这样，大大节省了生产加工成本，使得大规模生产线成为可能。如图4所示，本发明的一个实施例是，一种采用MOPA光纤激光器的加工方法，其包括以下步骤：采用MOPA光纤激光器输出窄脉宽激光到被加工材料。例如，通过激光软件控制MOPA光纤激光器，输出窄脉宽激光到被加工材料。优选的，所述窄脉宽为1ns~10ns的脉冲宽度，例如，所述窄脉宽为2ns、3 ns、4 ns、5ns或者8ns等；这样，当激光与材料作用时间减低至1ns~10ns时，既可以达到加工金属目的，完成预想要效果，又不会剩余过多激光能量，从而有效控制热效应影响，让金属板材只发生轻微、甚至没有物理弯曲形变。这样，激光与材料作用时间（即脉冲宽度）控制在1~10ns；更理想的，所述窄脉宽为小于1ns的脉冲宽度，例如，皮秒级的脉冲宽度；优选的，输出窄脉宽激光时，激光光点排列有序且不重复，彼此间隙为预设间距，其中，该预设间距不宜过大；优选的，所述预设间距为正焦处光斑的直径的1至1.5倍；优选的，所述预设间距为正焦处光斑的直径的1.05至1.12倍；优选的，输出窄脉宽激光时，激光能量能达到一定峰值功率，例如，峰值功率为100kW至2MW等。

优选的，输出窄脉宽激光到被加工材料时，采用短时间加工方式。例如，输出窄脉宽激光到被加工材料时，减小激光与材料作用时间，配合预设聚焦镜和对应的激光脉冲频率、振镜扫描速度以及图案填充密度，使得激光作用光点能紧密排列而不重叠，作用于被加工材料。例如，输出窄脉宽激光到被加工材料时，计算激光光束通过聚焦镜时光点大小，再配合激光脉冲频率以推算出合适的扫描速度和填充密度。又如，利用较窄的脉冲宽度，如1ns至10ns，减小激光与材料作用时间，配合合适的聚焦镜和对应的激光脉冲频率以及振镜扫描速度和图案填充密度，使得激光作用光点能紧密排列而不重叠，可有效进行金属表面处理而不使材料发生物理形变。例如，运用本办法进行激光加工作业时，首先计算激光光束通过聚焦镜时光点大小，再配合激光脉冲频率以推算出合适的扫描速度和填充密度；然后采用1064nm的激光进行加工处理。

优选的，MOPA光纤激光器的激光束经过聚焦镜汇聚后，输出的窄脉宽激光，在正焦处光斑大小为50微米±10微米；例如，在正焦处光斑大小为42微米、47微米、50微米、52微米、55微米或者58微米等。优选的，所述激光的每行扫描间隔距离为0.05毫米±0.01毫米；例如，每行扫描间隔距离为0.043毫米、0.045毫米、0.048毫米、0.050毫米、0.051毫米、0.054毫米或者0.059毫米等。优选的，所述激光的扫描速度为5000毫米每秒±500毫米每秒；例如，扫描速度为4500毫米每秒、4700毫米每秒、4900毫米每秒、5000毫米每秒、5100毫米每秒、5300毫米每秒或者5500毫米每秒等。优选的，所述激光的单脉冲能量为0.2毫焦±0.05毫焦；例如，单脉冲能量为0.16毫焦、0.19毫焦、0.20毫焦、0.22毫焦、0.24毫焦或者0.25毫焦等。

优选的，所述激光的波长为1064nm。例如，在控制激光软件中可以设置相应的参数，如采用窄脉宽低频低速。优选的，所述窄脉宽为1ns~10ns的脉冲宽度；优选的，所述激光的频率为10kHz±1kHz。优选的，所述激光的速度为所述激光的扫描速度为100毫米每秒±10毫米每秒。这样，一个应用的例子是，对IPhone 5C后壳可以直接在焦点上加工，不会导致塑料壳发生变形，还可以用于IPhone6后壳加工、Ipad系列的后壳加工、小米系列的后壳加工、Thinkpad系列后壳加工、三星Galaxy系列和Note系列的后壳加工等，应用范围非常广泛。

例如，由于大部分光纤激光器光波长大部分都是红外光，以1064nm居多，它对大部分材料的作用都有热效应的影响，特别是一些热敏感型的塑料；例如，IPhone 5C后壳材料就是一种热比较敏感的一种塑料。但是MOPA光纤激光器可变性比较强，它可以改变自身的一些参数尽量去避免一些不好的影响。如对IPhone 5C的标刻使用窄脉宽低频率低速度的参数就会相应的降低热效应的影响，比如使用参数10ns、10k与100mm/s。这样，就能够应用于热敏感的塑料、金属等材料的激光加工。

下面继续给出实际应用的一个具体例子，作进一步说明。

硬件设备：电脑、光纤激光器LMC打标卡、打标操作台（包含垂直升降台、1064nm波长激光适用振镜、20W可调脉冲宽度（1~10ns）光纤激光器；软件设备：可调脉宽程序软件2.6.4以上版本。

如图2与图3所示，打开电脑软件后，对光纤激光器做相关设置，使光纤激光器能正常出光并控制。通过计算，激光束经过聚焦镜汇聚后，在正焦处假设光斑大小为50微米，当激光器脉冲频率设置为100千赫兹（kHz）时候，那么对应扫描速度则应为5000毫米每秒，且每行扫描间隔距离为0.05毫米，即填充密度为0.05毫米。

例如，如图1所示，激光器功率为20W，将激光脉冲宽度设置为10ns时候，对应的单脉冲能量为0.2毫焦（mJ），激光器脉冲频率设置为100千赫兹，扫描速度为5000毫米每秒，且每行扫描间隔距离为0.05毫米；此时的激光能量足以气化涂层物质，而且在气化掉涂层物质后，剩余的激光能量很小，不会再对基材物质产生作用，转化为少量的热散发出去，从而达到加工目的，又不使金属基材发生弯曲变形。

又如，为提升峰值功率，MOPA光纤激光器的种子源通过一光纤布拉格光栅输出窄脉宽激光，所述光纤布拉格光栅的中心波长为1056nm，半高宽为4nm，这样，可以通过光栅来改善种子源输出以提高SBS（Stimulated Brillouin Scattering，受激布里渊散射）阈值，在确保不大幅增加成本的前提下使激光器能在更高的峰值功率或脉冲能量下工作，输出窄脉宽高峰值功率的激光，配合种子源，还解决了如何设计实用性强的种子源的输出峰与光纤布拉格光栅的反射峰的技术问题。其中，光纤布拉格光栅传感器的结构原理说明如下，例如，光纤布拉格光栅的结构是利用紫外激光在光纤纤芯上刻写一段光栅，当光源发出的连续宽带光通过传输光纤射入时，在光栅处有选择的反射回一个窄带光，其余宽带光继续透射过去，在下一个具有不同中心波长的光栅处进行反射，多个光栅阵列形成光纤布拉格光栅（FBG）。各FBG反射光的中心波长为λ，λ=2nΛ，式中，n为纤芯的有效折射率，Λ为纤芯折射率的调制周期。光纤布拉格光栅属于现有技术，本发明的创新点在于设置中心波长为1056nm、半高宽（FWHM）为4nm的光纤布拉格光栅，以及将其应用于光纤激光器的种子源的输出中。又如，所述光纤布拉格光栅沿光纤纤芯折射率周期性调制，所述调制是本来沿光纤轴线均匀分布的折射率产生大小起伏的变化。

由于热胀冷缩作用，所述光纤布拉格光栅的反射率受环境温度影响很大，尤其是冬天，为了解决温度问题以保证一定的反射率范围，以及如何通过加热调节光纤布拉格光栅的反射率的技术问题，例如，光纤布拉格光栅上设置加热器，这样，可以在各种环境下，基本保证有一致的反射率。优选的，所述光纤布拉格光栅上设置加热器，用于调节其反射率为5.7%至6.3%；优选的，所述光纤布拉格光栅上设置加热器，用于调节其反射率为6%±0.1%；优选的，所述光纤布拉格光栅上设置加热器，用于调节其反射率为6%；这样，低反射率有助于实现本实施例的技术效果。

为了解决如何设计加热结构的技术问题，又如，所述光纤布拉格光栅外部套置所述加热器；所述加热器的连接线路用于连接到种子源的控制线路。例如，所述光纤布拉格光栅上设置环绕形状的加热器；为了解决如何更好地实现热传导的技术问题，优选的，所述加热器包括传热套，以及设置于所述传热套内部的螺旋形电阻丝；为了解决如何设置传热套的技术问题，优选的，所述传热套为筒形，这样可以较好地套置在所述光纤布拉格光栅外部。为了解决如何便于安装传热套的技术问题，优选的，所述传热套两端部用于粘性套置在所述光纤布拉格光栅外部，例如，采用胶布将所述传热套两端部粘性套置在所述光纤布拉格光栅外部，这样，现场加工比较方便。优选的，所述传热套具有弯月形截面，这样，有利于其与光纤布拉格光栅的接触，从而增强热传导的技术效果。为了解决如何便于安装传热套的技术问题，优选的，所述传热套具有第一连接部与第二连接部，第一连接部与第二连接部插接，使用简便快捷。

为了解决如何实现恒温加热的技术问题，优选的，所述螺旋形电阻丝的螺距为所述光纤布拉格光栅中各光栅段的间距，这样，有利于均匀加热以保持各段光栅的反射率，并且在单位面积上加热的效果易于控制。

为了解决如何采用螺旋形电阻丝来加热以及如何更好地实现温度控制的技术问题，例如，所述加热器包括传热套，以及设置于所述传热套内部的螺旋形电阻丝及其控制电路；所述控制电路连接所述连接线路，用于按预设时间周期连通所述连接线路，使所述传热套保持预设温度。本发明通过对传热套内部的螺旋形电阻丝设置一现有技术的控制电路，使其按预设时间周期连通所述连接线路，使所述传热套保持预设温度。为了解决如何实现恒温加热的技术问题，优选的，所述控制电路设置时间周期存储器，其存储所述预设时间周期为前短后长的渐变时间周期，用于调节所述光纤布拉格光栅的反射率为6%。例如，时间周期存储器包括微处理器、脉宽调控器以及存储器，微处理器分别连接控制电路、脉宽调控器与非易失性存储器，脉宽调控器连接非易失性存储器，在微处理器控制下生成前短后长的渐变时间周期，由微处理器输出前短后长的渐变时间周期到控制电路。

又如，MOPA光纤激光器中，其种子源包括调节器与输出端；所述调节器用于调节所述种子源的输出峰在1064nm左右，例如，调节所述种子源的输出峰在1064nm左右的一个最佳值，与光栅反射谱峰值错开，又如，所述调节器用于调节所述种子源的输出峰为1064nm，并通过所述输出端输出；所述输出端内部设置任一上述光纤布拉格光栅。其中，种子源已经在光纤激光器广泛应用，其基本结构不再赘述。

例如，光栅中心波长1056nm，反射率6%，半高宽4nm，调节种子源输出峰至1064nm左右，与光栅反射峰错开。为了解决如何避免光栅反射峰对种子源输出峰所造成的影响，设置光栅中心波长为1056nm，即光栅反射峰为1056nm，又如，种子源输出峰为1064nm，两者错开，使得光纤激光器能够工作在更高的峰值功率下。这样，通过光栅来改善种子源输出以提高SBS阈值，在确保不大幅增加成本的前提下使激光器能在更高的峰值功率或脉冲能量下工作，并且有效设计了实用性强的种子源的输出峰与光纤布拉格光栅的反射峰，可以较明显地提高SBS阈值，使得光纤激光器能够工作在更高的峰值功率下。采用上述实施例，在试验机上进行了多次测试，均能有效提高了SBS阈值，使出线SBS的最大脉冲能量提高了约10%甚至更高。

优选的，采用MOPA光纤激光器输出皮秒级的窄脉宽激光到被加工材料。例如，MOPA光纤激光器的种子源输出皮秒级窄脉宽的脉冲，种子源包括泵浦激光器以及激光腔；所述激光腔包括全保偏器件及保偏光纤；采用全保偏器件及保偏光纤，有助于实现SESAM（semiconductor saturable absorber mirror，半导体可饱和吸收镜）锁模技术，从而产生皮秒种子源；此时，所述激光腔中还设置一半导体可饱和吸收体，所述半导体可饱和吸收体内置一反射镜。例如，半导体可饱和吸收镜包括反射镜与半导体可饱和吸收镜，其底层为半导体反射镜，其上生长设置一层半导体可饱和吸收体薄膜，最上层生长一层反射镜或直接利用半导体与空气的界面作为反射镜，这样上下两个反射镜就形成了一个法布里-珀罗腔，通过改变吸收体的厚度以及两反射镜的反射率，可以调节吸收体的调制深度和反射镜的带宽。一般来说半导体的吸收有两个特征弛豫时间，带内热平衡（intraband thermalization）弛豫时间和带间跃迁（interband transition）弛豫时间。带内热平衡弛豫时间很短，在100-200 fs（飞秒）左右，而带间跃迁弛豫时间则相对较长，从几ps（皮秒）到几百ps。带内热平衡弛豫时间基本上无法控制，而带间跃迁弛豫时间主要取决于半导体生长时衬底的温度，生长时的温度越低，带间跃迁弛豫时间越短。在SESAM锁模过程中，响应时间较长的带间跃迁（如载流子重组）提供了锁模的自启动机制，而响应时间很短的带内热平衡可以有效压缩脉宽、维持锁模。这样，采用SESAM锁模技术，能够实现皮秒级的种子源。

例如，一种光纤激光器的种子源，其包括泵浦激光器以及激光腔，所述激光腔包括顺序首尾通过保偏光纤连接的波分复用器、带宽滤波器以及光纤耦合器；优选的，所述波分复用器与所述带宽滤波器之间设置一增益光纤，例如，采用保偏光纤生产的光器件及其与波分复用器、带宽滤波器以及光纤耦合器的连接等，或者波分复用器、带宽滤波器以及光纤耦合器等，均为PM（保偏）器件，又如，采用保偏连接器连接保偏光纤与各保偏器件；优选的，所述增益光纤为掺镱光纤。所述泵浦激光器连接所述波分复用器；所述光纤耦合器还连接一半导体可饱和吸收体，所述半导体可饱和吸收体内置一反射镜；所述光纤耦合器的一输出端用作所述种子源的脉冲输出端。优选的，所述光纤为掺镱光纤。并且，所述光纤为保偏光纤。又如，种子源的光路中包括976nm Pumping LD（976nm泵浦激光器）、WDM（波分复用器）、YDF（掺镱光纤）、BPF（带宽滤波器）、OC（光纤耦合器）、SESAM（半导体可饱和吸收镜）。例如，所述波分复用器与所述带宽滤波器之间设置掺镱光纤。优选的，所述激光腔中的泵浦激光器为单模泵浦激光器。优选的，所述单模泵浦激光器的中心波长为976nm，经实验测试，单模泵浦激光器的中心波长为976nm时，吸收效率最高。优选的，所述光纤耦合器的输出脉冲的中心波长为1064nm。为了确保光路的单向性，优选的，所述激光腔还包括一环行器（Circulator），其设置于所述光纤耦合器与所述波分复用器之间；所述半导体可饱和吸收体通过所述环行器连接所述光纤耦合器，需要注意的是，此实施例中，所述半导体可饱和吸收体不是直接连接光纤耦合器，而是通过环行器连接光纤耦合器。优选的，所述环行器为微带式、波导式、带状线或同轴式环行器，其相对频宽小于15%。

又如，采用MOPA光纤激光器输出窄脉宽激光到被加工材料时，该MOPA光纤激光器的种子源，其包括泵浦激光器以及激光腔，所述激光腔包括顺序首尾通过保偏光纤连接的波分复用器、带宽滤波器、光纤耦合器以及环行器；例如，环行器为三端口器件。其中，所述泵浦激光器连接所述波分复用器；所述环行器还连接一半导体可饱和吸收体，所述半导体可饱和吸收体内置一反射镜；所述光纤耦合器的一输出端用作所述种子源的脉冲输出端；这样，所述半导体可饱和吸收体通过所述环行器连接所述光纤耦合器。

例如，采用MOPA光纤激光器输出窄脉宽激光到被加工材料时，该MOPA光纤激光器包括顺序连接的任一上述种子源、第一级放大装置、第二级放大装置、第三级放大装置以及隔离输出装置。例如，光纤激光器，包括SESAM锁模的皮秒级种子源，Isolator（隔离器），Single Mode Pump（单模泵浦激光器），Pump（泵浦激光器），PC（泵浦合束器），Yb-SCF（掺镱单模光纤），Yb-DCF（掺镱双包层光纤），ASE Filter（放大自发辐射滤波器）等。

优选的，所述第一级放大装置、所述第二级放大装置、所述第三级放大装置中均设置掺镱光纤。优选的，所述第一级放大装置、所述第二级放大装置、所述第三级放大装置中的各光纤的纤芯直径依次增大。优选的，所述第三级放大装置中的光纤的纤芯直径与所述第二级放大装置中的光纤的纤芯直径的比例，大于所述第二级放大装置中的光纤的纤芯直径与所述第一级放大装置中的光纤的纤芯直径的比例。例如，第三级放大装置中的光纤的纤芯直径为12微米，第二级放大装置中的光纤的纤芯直径为6微米，第一级放大装置中的光纤的纤芯直径为4微米；所述第三级放大装置中的光纤的纤芯直径与所述第二级放大装置中的光纤的纤芯直径的比例为2；所述第二级放大装置中的光纤的纤芯直径与所述第一级放大装置中的光纤的纤芯直径的比例为1.5，前者大于后者，这样有利于获得一个较大的峰值功率。优选的，所述第一级放大装置设置单模泵浦激光器。

又如，采用MOPA光纤激光器输出窄脉宽激光到被加工材料时，该MOPA光纤激光器包括顺序连接的任一上述种子源、第一级放大装置、第二级放大装置、第三级放大装置以及隔离输出装置；其中，所述第一级放大装置设置单模泵浦激光器，以及顺序连接的隔离器、泵浦合束器、掺镱单包层光纤；所述单模泵浦激光器连接所述泵浦合束器的一输入端；所述种子源通过所述隔离器连接所述泵浦合束器的另一输入端；所述掺镱单包层光纤连接所述第二级放大装置；所述第二级放大装置设置一泵浦激光器，以及顺序连接的隔离器、ASE（放大自发辐射）滤波器、掺镱双包层光纤、泵浦合束器；所述泵浦激光器连接所述泵浦合束器的一输入端；所述泵浦合束器的输出端连接所述第三级放大装置；并且，所述第三级放大装置也设置一泵浦激光器，以及顺序连接的隔离器、ASE滤波器、掺镱双包层光纤、泵浦合束器；所述泵浦激光器连接所述泵浦合束器的一输入端；所述泵浦合束器的输出端连接所述隔离输出装置。优选的，所述第一级放大装置设置第一泵浦激光器，以及顺序连接的第一隔离器、第一泵浦合束器、掺镱单包层光纤；所述第一泵浦激光器连接所述第一泵浦合束器的一输入端；所述种子源通过所述第一隔离器连接所述第一泵浦合束器的另一输入端；所述掺镱单包层光纤连接所述第二级放大装置。优选的，所述第二级放大装置设置第二泵浦激光器，以及顺序连接的二隔离器、第一放大自发辐射滤波器、第一掺镱双包层光纤、第二泵浦合束器；所述第二泵浦激光器连接所述第二泵浦合束器的一输入端；所述第二泵浦合束器的输出端连接所述第三级放大装置。优选的，所述第三级放大装置设置第三泵浦激光器，以及顺序连接的第三隔离器、第二放大自发辐射滤波器、第二掺镱双包层光纤、第三泵浦合束器；所述第三泵浦激光器连接所述第三泵浦合束器的一输入端；所述第三泵浦合束器的输出端连接所述第三级放大装置。优选的，所述掺镱单包层光纤、所述第一掺镱双包层光纤、所述第二掺镱双包层光纤的纤芯的直径依次增大。

又如，采用MOPA光纤激光器输出窄脉宽激光到被加工材料时，该MOPA光纤激光器包括顺序连接的任一上述种子源、第一级放大装置、第二级放大装置、第三级放大装置以及隔离输出装置；其中，所述第一级放大装置设置第一泵浦激光器，以及顺序连接的第一隔离器、第一泵浦合束器、掺镱单包层光纤；所述第一泵浦激光器连接所述第一泵浦合束器的一输入端；所述种子源通过所述第一隔离器连接所述第一泵浦合束器的另一输入端；所述掺镱单包层光纤连接所述第二级放大装置；所述第二级放大装置设置第二泵浦激光器，以及顺序连接的第二隔离器、第一放大自发辐射滤波器、第一掺镱双包层光纤、第二泵浦合束器；所述第二泵浦激光器连接所述第二泵浦合束器的一输入端；所述第二泵浦合束器的输出端连接所述第三级放大装置；并且，所述第三级放大装置设置第三泵浦激光器，以及顺序连接的第三隔离器、第二放大自发辐射滤波器、第二掺镱双包层光纤、第三泵浦合束器；所述第三泵浦激光器连接所述第三泵浦合束器的一输入端；所述第三泵浦合束器的输出端连接所述隔离输出装置。

这样，从SESAM锁模产生的皮秒脉冲通过三级放大，脉冲能量由小到大。在最终输出端达到至少100KW以上的峰值，从而实现高功率输出；其中，三级放大中的光纤纤芯的直径是逐步增大，具体大小可以基于不同的光纤供应商进行选择。从而达到较高的峰值功率。例如，第一级采用5um芯径光纤，第二级采用7um，第三级采用30um。此时对应的峰值功率为第一级达到10W以上，第二级1KW以上，第三级100KW以上。现有技术采用非全光纤结构，比如说第三级放大采用的是PCF晶体光纤；或者其锁模元器件不是采用SESAM，因此在工业应用上的稳定性要求很难满足生产的要求。

这样，在输出皮秒级的窄脉宽激光时，与现有技术的DPSS激光器相比，具有低能耗，无需预热，免维护等优点，与其他锁模光纤激光器相比，具有高峰值功率，稳定性高，可用来进行工业加工。与采用其他方式相比，例如碳纳米管或是MoS2等，SESAM具有该可饱和吸收体的性能稳定，可以商业化批量采购，在技术的批量实现上没有障碍，市场前景很好。

又如，所述第一级放大装置以及所述第二级放大装置之间，和/或，所述第二级放大装置以及所述第三级放大装置之间，还设置波分复用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）装置；所述波分复用装置的输入端还连接一激光二极管，用于输出预设波长激光。例如，采用640nm LD输出波长为640nm的可见引导激光，LD就是所谓的激光二极管，在半导体激光器中起泵浦作用的。同时它也是一种激光器可发出激光。这样，在MOPA型激光器中，第一级放大装置与第二级放大装置之间，和/或，所述第二级放大装置以及所述第三级放大装置之间，设置一波分复用及输出引导激光的激光二极管。优选的，各级放大装置之间的光纤采用单模光纤熔接设置所述波分复用装置；这样，在此熔接加入WDM，WDM对原光路几乎不会增加插损，经测试损耗低于0.3dB，并可以使得640nm的红光在此耦合进入光路，解决了红外光光纤系统中引入可见红光的问题。优选的，考虑到光路最后的输出隔离器对红光会产生很大损耗，因此应对其作针对性改良，例如，在隔离器内部增加镀膜层，使其对640nm增透，降低红光插损。所述激光二极管输出预设波长激光，其中，所述预设波长激光为可见波长范围的激光，即可见激光。优选的，所述激光二极管用于输出640nm激光。或者，根据实际情况，所述激光二极管包括各种类型的激光二极管，输出预设波长激光。优选的，各级放大装置中的隔离器内部设置640nm增透膜层。例如，所述第二级放大装置和/或所述第三级放大装置中的隔离器内部设置640nm增透膜层。优选的，所述增透膜层镀膜设置。例如，所述增透膜层为镀膜层。这样，在光路中设置WDM作为耦合进红光的位置并利用WDM进行红光耦合，还在最终隔离器进行改良，大大降低了引导红光的损耗，采用本发明各实施例，不用单独作红光光路校准，可以与原光路同轴；不影响原光路输出的功率；并且，现有技术在激光输出外加入引导红光时，会造成原光路约10%的损耗，而用本发明各实施例则基本上没有这个损耗。通过采用SESAM作为皮秒脉冲种子源，通过三级放大做出的高功率全光纤脉冲激光器，功率高，脉宽窄，可以到几十皮秒，例如20皮秒或30皮秒等。

进一步地，本发明的实施例还包括，上述各实施例的各技术特征，相互组合形成的采用MOPA光纤激光器的加工方法，这样，采用本发明各实施例所述方法可有效减轻弯曲变形现象，在加工材料时，不会使被加工物质发生物理弯曲形变，适用于金属片，例如手机中基板、平板等数码产品金属外壳；还适用于塑料片或者塑料壳体。

需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种采用MOPA光纤激光器的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

采用MOPA光纤激光器输出窄脉宽激光到被加工材料。

2.根据权利要求1所述加工方法，其特征在于，通过激光软件控制MOPA光纤激光器，输出窄脉宽激光到被加工材料。

3.根据权利要求2所述加工方法，其特征在于，所述窄脉宽为1ns~10ns的脉冲宽度。

4.根据权利要求3所述加工方法，其特征在于，MOPA光纤激光器的激光束经过聚焦镜汇聚后，输出的窄脉宽激光，在正焦处光斑大小为50微米±10微米。

5.根据权利要求4所述加工方法，其特征在于，所述激光的每行扫描间隔距离为0.05毫米±0.01毫米。

6.根据权利要求5所述加工方法，其特征在于，所述激光的扫描速度为5000毫米每秒±500毫米每秒。

7.根据权利要求6所述加工方法，其特征在于，所述激光的单脉冲能量为0.2毫焦±0.05毫焦。

8.根据权利要求7所述加工方法，其特征在于，所述激光的波长为1064nm。

9.根据权利要求3所述加工方法，其特征在于，所述激光的频率为10kHz±1kHz。

10.根据权利要求9所述加工方法，其特征在于，所述激光的速度为所述激光的扫描速度为100毫米每秒±10毫米每秒。