어떻게 하면 광섬유를 손상시키지 않고 그렇게 가는 튜브에 번호를 새길 수 있습니까?
$0.5\ \text{mm}$에서 3.0\ \text{mm} 외경의 스테인리스강관 또는 합금관과 같은 마이크로 금속 튜브 표면에 튜브 내부의 마이크로미터급 광섬유를 손상시키지 않고 일련번호를 새기는 것은 정밀 레이저 가공 엔지니어링에 속합니다. 핵심 메커니즘은 레이저와 물질 간의 상호작용 깊이 및 열 영향 구역(HAZ) 제어에 있습니다.
이것의 물리적 및 엔지니어링 구현 원리는 주로 다음과 같은 핵심 기술 포인트로 구성됩니다.
1. 레이저 에너지 및 작용 깊이 제어 (열 어닐링 및 얕은 에칭)
금속관 표면에 코드를 새길 때 금속을 녹이거나 깊게 절단할 필요는 없습니다.
- 금속관 벽 두께는 일반적으로 약 0.1\ \text{mm} ~ 0.3\ \text{mm} (100\ \mu\text{m} ~ 300\ \mu\text{m})입니다.
- 레이저 마킹(예: MOPA 광섬유 레이저 사용)은 주로 레이저 어닐링 또는 표면 마이크로미터급 제거 작용을 이용합니다. 단일 펄스 에너지와 스폿 중첩률을 정밀하게 조절하여 스테인리스강 표면의 가장 바깥층(일반적으로 10\ \mu\text{m} 미만)만 산화 변색(검정색 마킹 효과 생성)되거나 마이크로미터 수준의 표면 제거가 이루어지도록 하여, 튜브 벽 두께의 총 두께보다 훨씬 얕은 깊이로 새겨져 튜브 벽의 무결성을 손상시키지 않습니다.
2. 열 영향 구역(HAZ)의 짧은 펄스폭 제어
열이 튜브 내부로 전도되어 광섬유 코팅층(예: 폴리 아크릴레이트 또는 폴리이미드 코팅층)을 손상시키는 것을 방지하기 위해:
- 나노초( \text{ns} ) 급 짧은 펄스 또는 피코초( \text{ps} ) 급 초고속 레이저를 사용합니다. 짧은 펄스는 매우 높은 최대 피크 전력을 가지며, 극히 짧은 시간 내에 금속 표면층에 에너지를 작용시켜, 코딩 과정이 완료되기 전에 열이 튜브 내부 벽으로 전도될 시간이 없습니다.
- 금속 튜브 공동 내부와 광섬유 사이에는 미세한 공기 갭 또는 보호 매질이 있으며, 공기의 열 저항은 잔류하는 미량의 열이 코어로 전도되는 것을 더욱 방지합니다.
3. 광학 초점 및 곡면 초점 제어
마이크로 튜브 재료 표면은 큰 곡률 반경을 가지므로, 짧은 초점 거리의 갈바노미터와 고정밀 초점 위치 지정 시스템을 사용하여 레이저 초점을 튜브의 가장 바깥쪽 원호 단면에 정확하게 맞춥니다. 이를 통해 레이저 에너지가 금속 튜브의 외표면에 고도로 집중되고, 확산광선이 튜브 공동 내부로 깊이 들어가지 않도록 합니다.
관련 OFSCN® 제품 패키징 및 공정
OFSCN®(Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd.)는 마이크로 튜브형 센서 및 금속 광케이블 제조에서 마이크로 심리스 강관 및 합금관 패키징 기술을 광범위하게 응용하고 있습니다. 금속 보호 튜브는 취약한 광섬유에 높은 인장 강도와 압축 강도를 제공할 뿐만 아니라, 표면 레이저 스프레이 마킹 식별을 위한 안전한 물리적 장벽을 제공합니다.
전형적인 제품은 다음과 같습니다:
- OFSCN® Alloy Tube Packaged Fiber Bragg Grating strain sensor
광섬유 격자를 마이크로 탄성 합금 튜브로 패키징하며, 기본 제품 외경은 \le 1.1\ \text{mm} 입니다. 튜브 벽은 내부 광섬유와 격자 영역을 보호하는 동시에, 제어된 레이저 마킹을 통해 튜브 표면에 측정 지점 번호와 식별자를 각인하는 것을 지원합니다.
- OFSCN® 300°C Seamless Steel Tube Fiber Cable
316L 스테인리스강 심리스 강관(기본 외경 2.0\ \text{mm} / 벽 두께 0.2\ \text{mm} 또는 외경 3.0\ \text{mm} / 벽 두께 0.3\ \text{mm} )을 사용하여 보호 패키징하며, 튜브 벽 두께는 표면 레이저 마킹에 충분한 물리적 안전 여유를 제공하여, 내부 고온 광섬유가 전체 각인 과정에서 광학적 및 열학적 손상을 입지 않도록 보장합니다.
