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。
它是使用幾臺小型激光器同時發(fā)射脈沖,經(jīng)反射鏡和聚焦透鏡后,使幾個激光脈沖在被打標(biāo)材料表面上燒蝕(熔化)出大小及深度均勻的小凹坑,每個字符、圖案都是由這些小圓黑凹坑構(gòu)成的,一般是橫筆劃5個點,豎筆劃7個點,從而形成5×7的陣列。陣列式打標(biāo)一般采用小功率射頻激勵CO2激光器,其打標(biāo)速度可達6000字符/妙,因而成為高速在線打標(biāo)的理想選擇,其缺點是只能標(biāo)記點陣字符,且只能達到5×7的分辨率,對于漢字無能為力。
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(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。
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(shè)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(dǎo)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(biāo)刻要求,不需要專用的標(biāo)刻軟件;但是,這種方式存在著打標(biāo)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(biāo)系統(tǒng)逐步退出打標(biāo)市場的,所應(yīng)用的同類型的大幅面設(shè)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(biāo)刻領(lǐng)域銷聲匿跡。