一文看懂清洗激光器里的“单模”与“多模”

在工业生产中，清洗是一个至关重要的环节。传统的清洗方式，如机械清洗和化学清洗，虽然能在一定程度上满足生产需求，但往往存在灵活性不高、污染环境等问题。随着科技的进步，激光清洗技术应运而生，以其高效、环保、非接触式的特点，逐渐成为清洗领域的新宠。其中，光纤脉冲激光中的单模和多模是最常用的两种激光器类型。那么，它们之间到底有何差异？各自又有哪些优缺点？适用于哪些应用场景？本文将为您一一揭晓。
 

何为单模与多模

激光的模式通常指激光垂直于传播方向上平面内的能量分布状态，有单模与多模之分。单模指的是激光器在工作时，只产生一种模式的激光输出。单模的能量强度由中心至外缘逐步减弱，能量分布形式为高斯曲线，其光束称为基模高斯光束。单模输出的激光束具有光束质量高、光束直径小、发散角小、能量分布接近理想高斯曲线等特点。此外，单模具有较好的聚焦特性，聚焦光斑小且模式稳定性强，适用于需要强去除的清洗场景，如铁锈等。
 

多模激光器输出的光斑则往往由多种模式组合而成，光斑内能量分布较为均匀，且模式越多，能量分布越均匀，其光束也称为平顶光束。与单模相比，多模激光器的光束质量较差，发散角更大，需要更大通光孔径的光学系统传输且聚焦光斑比单模要大。然而，多模较容易实现大单脉冲能量、高峰值功率和高平均功率输出，且能量分布均匀，对于清洗要求损伤小和效率高的场景更具优势，如模具等。

单模与多模激光清洗有哪些优缺点

单模激光器由于光束质量好、聚焦光斑小和能量密度高等特点，适用于去除强附着力的污染物如青锈等，还适用于对热输入敏感的薄材和精密零件的清洗。然而，由于单模能量过于集中，在清洗时可能对基底材料造成一定的损伤。

对于模具等要求清洗后基材无损伤的场景，则必须选用多模激光器。多模光束能量分布均匀、峰值功率高，可以控制峰值功率密度高于污染物的破坏阈值而低于基材，因此清洗时能有效去除污染物而不会破坏材料表面的结构。此外，多模的聚焦光斑较大，对于单模和多模能达到相同清洗效果的场景，多模的清洗效率通常更高。然而，对于强附着的污染物，多模激光清洗可能力不从心。

单模与多模激光器的应用场景

基于单模和多模清洗激光器各自的优缺点，二者适用的应用场景也有所不同。

单模主要应用场景：

● 金属除锈：单模激光器的高能量密度使其成为金属除锈的理想选择，可以高效去除金属表面的锈蚀层，激光功率越高，锈斑去除能力越强且效率越高。光至推出1000W高功率单模脉冲激光器，QBH输出便于集成，具有清洗能力强、效率高等优点。

● 焊缝氧化物清洗：在焊接过程中，由于加工过程温度高，焊缝及周围容易形成氧化物及材料析出杂物影响焊接质量与外观，光至推出200~500W单模激光器，能够精确清除氧化物，确保焊后外观及质量。

● 精密部件清洗：光至推出100~200W单模激光器，QCS输出，清洗能力强、热输出小，材料清洗后变形小、热影响小。

多模主要应用场景：

● 模具清洗：模具在使用过程中可能会积累残留物，如塑料、金属碎片、灰尘等，这些残留物会影响产品的表面质量，造成产品缺陷。定期清洗模具可以防止腐蚀和磨损，从而延长模具的使用寿命。由于模具基材与污染物特性差异较大，采用平顶光束可以有效去除污染物且不伤模具。光至推出500~1000W 方形光斑多模激光器，清洗模具效率高，无损伤基材。

● 钙钛矿电池清边：指在薄膜太阳能电池片的边缘清洗膜层，创建一个绝缘区域，利于后续的封装工作。光至推出YFPN-1000-GMC-H50-F激光器，方形光斑输出，能量分布均匀，峰值功率高，能够一次性清除干净膜层，玻璃无损伤，效率高。

● 激光毛化：采用激光对材料表面进行毛化，可以显著提升材料表面的附着力。根据不同的毛化粗糙度要求，光至可以提供5mJ，15mJ，50mJ不同单脉冲能量的多模激光器，保证毛化效率的同时实现不同的粗糙度要求。

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审核编辑 黄宇