激光精细刻划技术应用于钻石珠宝行业

　　1.引言

　　激光精细刻划技术具有标记速度快，字迹和图形清晰美观，安全无污染，不影响基材品质的特点，在钻石珠宝行业引发了革命性的变化，并正以其独特的优势取代传统的刻划方法。长春新产业光电技术有限公司依托中国科学院长春光机所的技术优势，成功研制了具有多项核心技术和自主知识产权的系列激光精细刻划系统。该系列激光精细刻划设备综合了激光技术和计算机技术的光机电一体化系统，其主要性能指标达到了国际同类产品的水平。

　　2.激光刻划技术的原理与优势

　　激光精细刻划系统主要由激光器、激光聚焦与成像光学系统、平移台和驱动系统、输入/输出控制卡、计算机和控制软件等组成。

　　激光器输出高峰值功率的激光，经扩束镜和物镜形成直径很小的光斑并聚焦到物件的表面，在局部形成高能量密度的光辐照，材料吸收一部分光能，并将其转换成热量，热量会通过材料传导使物件气化，达到打标的目的。激光器的功率强度和脉宽是影响激光束与材料相互作用的关键因素，强度越强，脉宽越窄，刻划越深。聚焦斑点的大小和质量是影响激光精细刻划的重要因素，激光聚焦的大小还受激光光束质量的影响，因此聚焦光斑的大小决定激光精细刻划线条的粗细。

　　图1和图2为长春新产业光电技术有限公司研制的EP10系列激光精细刻划机和AHB-Scribe系列带有CCD摄像头和电动平移台的钻石激光微刻机。

　　激光精细刻划机的工作过程：激光束经过振镜系统，再经物镜聚焦于物件的表面，计算机控制振镜运动，实现光束按照设定的路径移动并在物件表面形成刻蚀。

　　钻石激光微刻机的工作过程：光学系统将钻石成像于CCD的像元面上，CCD采集其图像并显示在计算机屏幕上，用于选取刻字的位置，以保证激光光束聚焦于所选区域的表面。钻石激光微刻机采用物件移动的方式进行扫描，电动平移台将物件按照设定的路径作二维移动，从而实现激光光束聚焦于物件表面形成刻蚀，该方法更适合精细标刻。

　　EP10系列激光精细刻划机使用的是光束质量M2<1.1，脉冲宽度<5ns，波长为1064nm的YAG调Q红外脉冲激光器，该设备具有以下特点：

　　1.体积小巧，结构紧凑，方便携带；

　　2.实现完全风冷，热耗损低，无需单独配备冷却系统；

　　3.输出激光光斑较小，打标线条较细，更适合一些较精细图文的标记；

　　4.光束质量好，输出激光稳定性高，打标效果易调试；

　　5.整机性能稳定，体积小，功耗低。