多年來，鐳射打標幾乎“入侵”到各種製造業中。在效能和機器成本方面，鐳射打標技術更是突飛猛進。本文著重介紹了脈衝固體鐳射打標技術和應用。連續波固體鐳射器很少用於打標。CO2鐳射器廣泛應用於有機材料（比如木材、皮革等）的包裝打標。與固體鐳射器應用相比，二氧化碳鐳射器可應用於低對比度、工作面積更大的打標。固體鐳射器和二氧化碳鐳射器的應用並沒有明顯的重疊之處。
哪種才是合適的鐳射器？
許多人都同意這一觀點：汽車的馬力越大，車速也就越快。這種觀點非常簡單，但不幸地是並不正確，也許還有其他更重要的因素。是不是還要考慮汽車的重量和牽引輪胎質量？一臺馬力稍遜的汽車很有可能在車速上會超過其他車。鐳射打標也會有同樣的情況，要為當前的任務選擇合適的鐳射器，對於鐳射器來說，要考慮的引數不是馬力而是功率。其他要考慮的因素還有脈衝頻率、脈衝寬度和峰值頻率。
鐳射打標首先應該考慮客戶的需求。人們通常需要在打標質量、打標時間以及打標深度三者之間進行權衡。打標所花費的時間和打標深度很容易量化。然而對於打標質量來說，每一個客戶都有不同的期望，客戶考慮的因素有：色彩對比、邊緣質量（銳利、潔淨、筆直、毛刺）、表面光潔度、線寬、解析度、曲面上打標的一致性、抗劃傷性（僅對塑料而言）、熱影響區域（HAZ）以及脈衝到脈衝的穩定性，這還僅僅是列出了一部分因素。除了打標技術規範，一些客戶還要求打標方法具備多用性，比如要求能夠對多種材料進行打標，或者對同一種材料進行重複打標。
鐳射打標技術
由於需求的複雜性，目前不存在一個簡單的規則適用於所有應用——因為每一種應用都不相同。縮小引數範圍的唯一方法就是詳細瞭解不同鐳射打標技術的優劣，才有可能找到適合特定需求的鐳射器。一個應用的最終檢驗總是在應用實驗室內由專業人士完成。當前使用的鐳射打標型別有三種：Nd:YAG（棒鐳射器）、Nd:YVO4（棒鐳射器）以及光纖鐳射器。Nd:YAG已經幾乎完全被二極體泵浦鐳射器技術所取代。高效能YAG和釩酸鹽鐳射器是水冷式的，但在效能稍低時也可以是風冷的。大多數光纖鐳射器也是如此。假定在同時採用最先進設計的情況下，就耗材、電源要求和泵浦二極體壽命而言，YAG、釩酸鹽和光纖鐳射器的執行成本幾乎完全一樣。因此，客戶可以選擇適合他們應用需求的鐳射器，而不用考慮成本問題。
相關的光束特性
在金屬上進行雕刻要求材料能夠熔化和蒸發。這一工藝可以這樣解釋：平均鐳射功率用來熔化材料，峰值功率用來蒸發材料。達到最佳雕刻率有一個關鍵點，就是正好有足夠多的已熔化材料能在有效峰值功率下被蒸發。如果已熔化材料過多，會導致雕刻率下降以及過多的再鑄材料和毛刺。如果已熔化材料不足而峰值功率充足，會導致雕刻率下降。只有在高峰值功率下，才能在一些陶瓷和塑料上打出精密的高對比度標記。
脈衝寬度
所有的固體鐳射打標系統都是納秒級鐳射器。Nd:YAG鐳射器通常是10到150納秒，釩酸鹽鐳射器是5到30納秒。這兩種鐳射器的脈衝寬度會隨著頻率的增加而變長。光纖鐳射器的脈衝寬度或是固定在100納秒範圍內，或是通過使用主振盪光纖功率放大器（MOFPA）設計，從而讓脈衝寬度在10到200納秒間變動。脈衝寬度影響到材料的熱穿透深度。短脈衝是靈敏型應用的理想選擇，例如對油墨層做晝夜不間斷的潔淨燒蝕，以及對低熱影響區域（HAZ）的金屬打標。這種應用的一種例子就是在航空航天工業中的應力部件上打標。對於塑料來說，沒有通用的規則，有些適合長脈衝，有些適合短脈衝。
光束質量
光束質量的度量標準是M2。M2值越小，光束質量越高，當M2=1時，鐳射光束是最理想的。如果鐳射的光束質量好，那麼鐳射聚焦的光斑尺寸就越小，從而能量密度就越高，對於許多應用來說，高能量密度是理想的選擇，甚至是必需的。還有兩種效應與光束質量有關：
●第一種是標記區域尺寸。標記區域越大，光斑尺寸越大。要想在獲取最大標記區域的同時將光斑尺寸控制在一個合理的範圍，必須有好的光束質量。
●第二種是聚焦深度。光束質量越好，在離焦時打標工藝的容錯性越高，這點對圓柱形零部件上的打標非常重要。
其他因素
要想取得光滑的表面以及好的邊緣質量，前一脈衝與下一脈衝的重疊非常重要。光斑在表面移動的越快（速率），要想取得一定的重疊（圖1所示），要求的頻率就越高。不幸的是，所有鐳射器的脈衝頻率越高，脈衝峰值功率和脈衝能量就越低，只不過有些鐳射器情況稍好。這說明了為何選擇光纖鐳射器和釩酸鹽鐳射器用於快速燒蝕工藝（比如薄膜燒蝕）。
頻率響應
每一型別的鐳射器都有不同的頻率特性。圖2顯示了YAG和釩酸鹽鐳射器典型頻率特性。
光纖鐳射器與YAG鐳射器、釩酸鹽鐳射器有著很大的區別。通常情況下，光纖鐳射器開始時的峰值功率較低，但是當頻率增加時，峰值功率仍能維持的很好。使用主振盪光纖功率放大器（MOFPA）方法的光纖鐳射器可以改變脈衝寬度，這有助於優化鐳射打標引數。例如在燒蝕工藝裡，可以通過調整脈衝寬度找到已熔化材料和已蒸發材料的最佳比例。
綜述
對於固體鐳射打標系統來說，上述三種技術（Nd:YAG、釩酸鹽、鐿/光纖鐳射器）已經並將繼續在工業製造中發揮作用。這三種技術都有可能進一步發展，以提高效能並降低價格。客戶希望有機會使用各種技術對他們的零部件進行公正的應用試驗。在鐳射打標應用中，除了諸如對比度、速度和深度等簡單明瞭的效能外，其他因素也正變得重要甚至更重要。這些因素包括：可變的資料管理、條形碼掃描器等周邊配件處理、可現場維護的設計以及遠端診斷。最後，在鐳射打標使用時，需要重點考慮進行鐳射功率校準，以取得穩定的鐳射打標效果。
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