由于看到大幅面系統(tǒng)的一系列缺點,在高速振鏡技術(shù)還沒有在中國廣泛普及的情況下,一些控制工程師自行開發(fā)了由步進(jìn)電機驅(qū)動的轉(zhuǎn)鏡式掃描系統(tǒng),其工作原理是將從諧振腔中導(dǎo)出的激光通過擴束,經(jīng)過成90°安裝的兩個步進(jìn)電機驅(qū)動的金鏡的反射,由F-theta場鏡聚焦后輸出作用于處理對象上,金鏡的轉(zhuǎn)動使工作平面上的激光作用點分別在X、Y軸上移動,兩個鏡面協(xié)同動作使激光可以在工作平面上完成直線和各種曲線的移動。這種控制過程無論從速度還是定位精度來說都遠(yuǎn)超過大幅面,因此在很大程度上能滿足工具行業(yè)對激光控制的要求,雖然同當(dāng)時國際上流行的振鏡式掃描系統(tǒng)還有比較明顯的差距,但嚴(yán)格來說這種設(shè)計思路的出現(xiàn)和逐步完善代表著中國激光應(yīng)用的一個里程碑,是中國完全能自行設(shè)計和生產(chǎn)激光應(yīng)用設(shè)備的典型標(biāo)志。直到振鏡在中國大規(guī)模應(yīng)用的興起,這種控制方式才逐步退出中國激光應(yīng)用的舞臺。
掩模式打標(biāo)又叫投影式打標(biāo)。掩模式打標(biāo)系統(tǒng)由激光器、掩模板和成像透鏡組成,其工作原理,經(jīng)過望遠(yuǎn)鏡擴束的激光,均勻的投射在事先做好的掩模板上,光從雕空部分透射。掩模板上的圖形通過透鏡成像到工件(焦面)上。通常每個脈沖即可形成一個標(biāo)記。受激光輻射的材料表面被迅速加熱汽化或產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),發(fā)生顏色變化形成可分辨的清晰標(biāo)記。掩模式打標(biāo)一般采用CO2激光器和YAG激光器。掩模式打標(biāo)主要優(yōu)點是一個激光脈沖一次就能打出一個完整的、包括幾種符號的標(biāo)記,因此打標(biāo)速度快。對于大批量產(chǎn)品,可在生產(chǎn)線上直接打標(biāo)。缺點是打標(biāo)靈活性差,能量利用率低。
振鏡掃描式打標(biāo)系統(tǒng)一般使用連續(xù)光泵工作波長為1.06μm的Nd:YAG激光器,輸出功率為10~120W,激光輸出可以是連續(xù)的,也可以是Q開關(guān)調(diào)制的。發(fā)展的射頻激勵CO2激光器,也被用于振鏡掃描式激光打標(biāo)機。
Nd:YAG激光器和CO2激光器的缺點是對材料的熱損傷及熱擴散比較嚴(yán)重,產(chǎn)生的熱邊效應(yīng)常會使標(biāo)記模糊。相比之下,由準(zhǔn)分子激光器產(chǎn)生的紫外光打標(biāo)時,不加熱物質(zhì),只蒸發(fā)物質(zhì)的表面,在表面組織產(chǎn)生光化學(xué)效應(yīng),而在物質(zhì)表層留下標(biāo)記。所以,用準(zhǔn)分子激光打標(biāo)時,標(biāo)記邊緣十分清晰。由于材料對紫外光的吸收大,激光對材料的作用只發(fā)生在材料的表層,對材料幾乎沒有燒損現(xiàn)象,因此準(zhǔn)分子激光器更適合于材料的標(biāo)記。