對于工具、工件和組件進行激光標刻加工，具有很多方面的應用優勢。這種加工方式可產生恒久的標刻表面，其工藝靈活多樣，不僅安全可靠，而且十分環保；它不僅能夠在平面、曲面以及形狀怪異的物體上游刃有余，而且適合在各種不同材料，甚至在其它標刻加工可能造成破損的材料上使用。 激光標刻是一種非接觸式的熱加工方法，它根據激光束所產生的熱量摧毀工件表面的部分材料。顧名思義，從“激光，Laser”這個英文縮寫詞的本義 (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，受激輻射式光頻放大器) 可知，激光是以高強度激光束的形式來吸收和發射能量、繼而實現光頻放大的。 各種激光系統都包括某種受激介質，這種介質的原子可被激發而產生自發光。 受激介質可以是某種混合氣體——比如二氧化碳或氦氖氣體；可以是半導體基材——比如激光二極管；可以是液體染料激光；也可以是某種晶體——比如釹-釔鋁石榴石 (Nd:YAG)、釹-氟化釔鋰晶體(Nd:YLF)或紅寶石。激光還具有一種稱為泵浦的激發能量源，也即介質的原子。泵浦源通常以放電方式工作，采用高強度的光源或來自其它激光器的光束。 固體釹-釔鋁石榴石激光可在各種金屬與非金屬材料的標刻加工中使用，而且通常都采用光束控制型激光標刻。系統的控制 為了達到要求的效果，光束控制型釹-釔鋁石榴石激光標刻系統提供了多種熱反應控制方式供操作者選用，既能采用手動操作，也可以利用計算機進行控制。 通過增加或降低氪弧燈的電流，可以調節激光輸出的功率。隨著電流的改變，激光輸出功率和增益率也會相應地發生變化。 釹-釔鋁石榴石激光系統的組成一旦以激勵燈電流建立一定的光頻放大總量之后，操作人員就可以用Q開關調節激光的脈沖頻率。Q開關能有效地把激光輸出分割成脈沖光束。理解這一現象的最佳途徑，是把Q開關激光看成是一個“光學電容器”。激光的能量在不發射光束的各脈沖之間得到儲存，這與電容器十分相似。 如果采用Q開關的脈沖式激光，那么輸出的脈沖光束之中包含了絕大部分儲存的能量。 如果將脈沖頻率設為低頻 (1kHz)，則相鄰脈沖之間充電時間長，因而產生的峰值脈沖功率相當高，而脈沖寬度非常窄 (約為 100 毫微秒)。如果將脈沖頻率提高到10 kHz，則由于相鄰脈沖之間充電時間的縮短而降低了峰值功率。 低頻、大功率的峰值脈沖可迅速升高工件表面的溫度，材料即刻就氣化蒸發，僅有極少熱量傳導到零件的內部。激光脈沖頻率越高，產生的峰值功率就越低；這樣的話，如果材料發生氣化現象，就會形成更多的熱傳導。與此同時，在給定時間內，如果有更多的脈沖，那么加工表面的熱傳導也會上升。 Q開關的脈沖頻率可能是熱加工最重要的控制變量。脈沖頻率可隨激發光電流的變化，實現手動或部分程控的功能。當激光的輸出功率與激發光的電流和脈沖頻率相匹配之后，操作者就必須確定光束的移動速度——即標刻的速度。 理想條件下的每一種生產應用，都需要以最大的速度運行，以獲得最高的產量。而對于激光標刻來說，光束的移動速度是熱加工的另一個重要變量，必須加以正確設置，以獲得要求的加工效果。 深度標刻的典型深度在 0.002 英寸以上，必須以多個激光脈沖射到標刻線的每一點上，才能達到所需的加工深度。為此，就必須降低激光束的行進速度。如需進行淺標刻，則可增大移動速度、乃至達到系統的最大值。此時，脈沖頻率設定值將呈現相應的熱擴散性，最終的標刻效果可能無法達到美觀的要求。一般的應用規則是，激光脈沖至少應具有 50% 的重疊率，被加工表面才會形成一條連續的標刻線。 由 Telesis Technologies 公司 (網址：www.telesis.com) 所開發的 Express10EV激光系統 (見上圖)，可以在高反射硅片上雕刻 高分辨率的纖細文字。材料因素 釹-釔鋁石榴石激光能兼容各種激光標刻材料。某些材料的特性會影響標刻加工的效果，這些特性包括反射率、吸收特性、導熱性、工件的顏色和表面光潔度。 激光必須被吸收，才能產生熱量。如果被加工的材料對激光具有很強的反射性，就需要增大激光的功率，降低脈沖頻率，從而獲得更高的峰值功率。另外，還可以降低光束移動的速度。 對于反光性材料，可能就根本無法進行標刻加工。 多數的金屬材料都可以吸收釹-釔鋁石榴石激光，其波長為 1.06 毫米，因而很容易進行標刻加工。金的反射性很強，因而需要更大功率的激光。有的有機材料（比如木材和紙張），幾乎能 100% 反射光線，因此無法標刻。激光的種類 密封型二氧化碳激光：采用表面變色方式，標刻成本較低。適用于塑料、涂料漆、油墨、陶瓷和其它非金屬材料。 Stab二氧化碳激光：適用于非金屬材料表面的深層修整。 二極管泵浦釹-釔鋁石榴石固體激光器 (DPSS)：光束質量高，脈沖穩定性好。適用于細小字的深度透雕。 脈沖摻釹-釔鋁石榴石激光：非常高的峰值脈沖功率，可用于深度標刻和寬幅標刻。 三倍頻釹-釔鋁石榴石激光：屬于紫外線波段，可產生微雕所需的最窄線寬；具有多種特種材料所需的最適宜波長。 二倍頻釹-釔鋁石榴石激光：屬于綠色可見光波段，適用于細線寬的小字雕刻；最適用于金、多種合成材料和塑料。 Q開關釹-釔鋁石榴石激光：峰值功率高，脈沖寬度窄，適用于深度透雕/雕刻。最適用于多數金屬材料和許多非金屬材料。 如果存在反射率的問題，則采用二倍頻激光所獲得的標刻效果更好一些。這種激光的波長為 532 納米，屬于綠色可見光。采用波長為 10.6 微米 (遠紅外區域)的二氧化碳激光標刻系統，也能得到令人滿意的效果。 各種材料的吸收率都隨溫度而發生變化。由于激光標刻過程會升高材料的表面溫度，因而吸收率呈顯著增加的材料，就可能無法進行標刻加工。比方說，有些塑料具有較陡的吸收率-溫度曲線，因而幾乎就無法獲得美觀的標刻效果。激光束剛照射到這些材料上，表面溫度和熱量吸收率就急劇上升了。更糟糕的是，由于這些材料吸收了大量的能量，溫度迅速升高，因而造成熱量吸收率的進一步上升。 僅需毫秒級的片刻工夫，這些材料就發生了氣化蒸發。如果降低激光的功率，并嘗試補償和控制加工過程，就有可能使熱量無法被充分吸收，實現對初始溫升的控制，塑料對激光的照射就不會產生顯著的變化了。如果問題變得嚴重，則可以選擇二倍頻的釹-釔鋁石榴石激光或二氧化碳激光，以獲得更易于控制的吸收率-溫度曲線。 導熱性強的材料并非一概不能進行激光標刻，只是達到要求效果的難度更大一些。必須妥善調節激光的參數，以補償材料自身“散熱”的問題。