激光打標技術是激光加工的應用領域之一。激光打標是利用高能量密度的激光對工件進行局部照射，使表層材料汽化或發(fā)生顏色變化的化學反應，從而留下性標記的一種打標方法。激光打標可以打出各種文字、符號和圖案等，字符大小可以從毫米到微米量級，這對產(chǎn)品的防偽有特殊的意義。

大幅面時代

所謂大幅面，剛開始是將繪圖儀的控制部分直接用于激光設備上，將繪圖筆取下，在（0，0）點X軸基點、Y軸基點和原繪圖筆的位置上分別安裝45°折返鏡，在原繪圖筆位置下端安裝小型聚焦鏡，用以導通光路及使光束聚焦。直接用繪圖軟件輸出打印命令即可驅(qū)動光路的運行，這種方式明顯的優(yōu)勢是幅面大，而且基本上能滿足精度比較低的標刻要求，不需要專用的標刻軟件；但是，這種方式存在著打標速度慢、控制精度低、筆臂機械磨損大、可靠性差、體積大等缺點。因此，在經(jīng)歷初的嘗試后，繪圖儀式的大幅面激光打標系統(tǒng)逐步退出打標市場的，所應用的同類型的大幅面設備基本上都是模仿以前這種控制過程，用伺服電機驅(qū)動的高速大幅面系統(tǒng)，而隨著三維動態(tài)聚焦振鏡式掃描系統(tǒng)的逐步完善，大幅面系統(tǒng)將逐步從激光標刻領域銷聲匿跡。

轉(zhuǎn)鏡時代

由于看到大幅面系統(tǒng)的一系列缺點，在高速振鏡技術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出的激光通過擴束，經(jīng)過成90°安裝的兩個步進電機驅(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，但嚴格來說這種設計思路的出現(xiàn)和逐步完善代表著中國激光應用的一個里程碑，是中國完全能自行設計和生產(chǎn)激光應用設備的典型標志。直到振鏡在中國大規(guī)模應用的興起，這種控制方式才逐步退出中國激光應用的舞臺。

掃描式打標

掃描式打標系統(tǒng)由計算機、激光器和X-Y掃描機構三部分組成，其工作原理是將需要打標的信息輸入計算機，計算機按照事先設計好的程序控制激光器和X-Y掃描機構，使經(jīng)過特殊光學系統(tǒng)變換的高能量激光點在被加工表面上掃描運動，形成標記。

通常X-Y掃描機構有兩種結(jié)構形式：一種是機械掃描式，另一種是振鏡掃描式。

（1） 機械掃描式

機械掃描式打標系統(tǒng)不是采用通過改變反射鏡的旋轉(zhuǎn)角度去移動光束，而是通過機械的方法對反射鏡進行X-Y坐標的平移，從而改變激光束到達工件的位置，這種打標系統(tǒng)的X-Y掃描機構通常是用繪圖儀改裝。其工作過程：激光束經(jīng)過反光鏡①、②轉(zhuǎn)折光路后，再經(jīng)過光筆（聚焦透鏡）③作用射到被加工工件上。其中繪圖儀筆臂④只能帶著反光鏡①和②沿X軸方向來回運動；光筆③連同它上端的反光鏡②（兩者固定在一起）只能沿Y軸方向運動。在計算機的控制下（一般通過并口輸出控制信號），光筆在Y方向上的運動與筆臂 在X方向上的運動合成，可使輸出激光到達平面內(nèi)任意點，從而標刻出任意圖形和文字。

（2）振鏡掃描式

振鏡掃描式打標系統(tǒng)主要由激光器、XY偏轉(zhuǎn)鏡、聚焦透鏡、計算機等構成。其工作原理是將激光束入射到兩反射鏡（振鏡）上，用計算機控制反射鏡的反射角度，這兩個反射鏡可分別沿X、Y軸掃描，從而達到激光束的偏轉(zhuǎn)，使具有一定功率密度的激光聚焦點在打標材料上按所需的要求運動，從而在材料表面上留下的標記，聚焦的光斑可以是圓形或矩形。

在振鏡打標系統(tǒng)中，可以采用矢量圖形及文字，這種方法采用了計算機中圖形軟件對圖形的處理方式，具有作圖效率高，圖形精度好，無失真等特點，極大的提高了激光打標的質(zhì)量和速度。同時振鏡式打標也可采用點陣式打標方式，采用這種方式對于在線打標很適用，根據(jù)于不同速度的生產(chǎn)線可以采用一個掃描振鏡或兩個掃描振鏡，與前面所述的陣列式打標相比，可以標記更多的點陣信息，對于標記漢字字符具有更大的優(yōu)。

振鏡掃描式打標系統(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機。

振鏡掃描式打標因其應用范圍廣，可進行矢量打標和點陣打標，標記范圍可調(diào)，而且具有響應速度快、打標速度高（每秒鐘可打標幾百個字符）、打標質(zhì)量較高、光路密封性能好、對環(huán)境適應性強等優(yōu)勢已成為主流產(chǎn)品，并被認為代表了未來激光打標機的發(fā)展方向，具有廣闊的應用前景。

用于打標的激光器主要有Nd:YAG激光器和CO2激光器。Nd:YAG激光器產(chǎn)生的激光能被金屬和絕大多數(shù)塑料很好地吸收，而且其波長短(為1.06μm)，聚焦的光斑小，因而適合在金屬等材料上進行高清晰度的標記。CO2激光器產(chǎn)生的激光波長為10.6μm，木制品、玻璃、聚合物和多數(shù)透明材料對其有很好的吸收效果，因而特別適合在非金屬表面上進行標記。

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重，產(chǎn)生的熱邊效應常會使標記模糊。相比之下，由準分子激光器產(chǎn)生的紫外光打標時，不加熱物質(zhì)，只蒸發(fā)物質(zhì)的表面，在表面組織產(chǎn)生光化學效應，而在物質(zhì)表層留下標記。所以，用準分子激光打標時，標記邊緣十分清晰。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，因此準分子激光器更適合于材料的標記