在工業生產中，清洗是至關重要的環節。傳統的清洗方式，如機械清洗和化學清洗，雖然能在一定程度上滿足生產需求，但往往有彈性不高、污染環境等問題。隨著科技的進步，雷射清洗技術應運而生，以其高效、環保、非接觸式的特點，逐漸成為清洗領域的新寵。其中，光纖脈衝雷射中的單模和多模是最常用的兩種雷射類型。那麼，它們之間到底有何差異呢？各自有哪些優缺點？適用於哪些應用場景？本文將為您一一揭曉。

何為單模與多模

雷射的模式通常指雷射垂直於傳播方向上平面內的能量分佈狀態，有單模與多模之分。單模指的是雷射在工作時，只產生一種模式的雷射輸出。單模的能量強度由中心至外緣逐步減弱，能量分佈形式為高斯曲線，其光束稱為基模高斯光束。單模輸出的雷射光束具有光束質量高、光束直徑小、發散角小、能量分佈接近理想高斯曲線等特性。此外，單一模具有較好的聚焦特性，聚焦光斑小且模式穩定性強，適用於需要強去除的清洗場景，如鐵鏽等。
   
多模雷射輸出的光斑則往往由多種模式組合而成，光斑內能量分佈較為均勻，且模式越多，能量分佈越均勻，其光束也稱為平頂光束。與單模相比，多模雷射的光束品質較差，發散角較大，需要較大通光孔徑的光學系統傳輸且聚焦光斑比單模大。然而，多模較容易實現大單脈衝能量、高峰值功率和高平均功率輸出，且能量分佈均勻，對於清洗要求損傷小和效率高的場景更具優勢，如模具等。
 

 
單模與多模雷射清洗有哪些優缺點

單模雷射由於光束品質好、聚焦光斑小和能量密度高等特點，適用於去除強附著力的污染物如青銹等，也適用於對熱輸入敏感的薄材和精密零件的清洗。然而，由於單模能量過於集中，在清洗時可能對基底材料造成一定的損傷。也適合高精密切割或3D金屬列印，精密金屬焊接應用上。

對於模具等要求清洗後基材無損傷的場景，則必須選用多模雷射。多模光束能量分佈均勻、峰值功率高，可以控制峰值功率密度高於污染物的破壞閾值而低於基材，因此清洗時能有效去除污染物而不會破壞材料表面的結構。此外，多模的聚焦光斑較大，對於單模和多模能達到相同清洗效果的場景，多模的清洗效率通常較高。然而，對於強附著的污染物，多模雷射清洗可能力不從心。

單模與多模雷射的應用場景

基於單模和多模清洗雷射各自的優缺點，二者適用的應用場景也有所不同。

單模主要應用場景：

• 金屬除鏽：單模雷射的高能量密度使其成為金屬除鏽的理想選擇，可高效去除金屬表面的鏽蝕層，雷射功率越高，鏽斑去除能力越強且效率越高。1000W高功率單模脈衝雷射器，QBH輸出便於集成，具有清洗能力強、效率高等優點。
• 焊接氧化物清洗：在焊接過程中，由於加工過程溫度高，焊接處及周圍容易形成氧化物及材料析出雜物影響焊接品質與外觀，200～500W單模雷射器，能夠精確清除氧化物，確保焊接後外觀及品質。
• 精密零件清洗：100～200W單模雷射，QCS輸出，清洗能力強、熱輸出小，材料清洗後變形小、熱影響小。

多模主要應用場景：

• 模具清洗：模具在使用過程中可能會累積殘留物，如塑膠、金屬碎片、灰塵等，這些殘留物會影響產品的表面質量，造成產品缺陷。定期清洗模具可以防止腐蝕和磨損，從而延長模具的使用壽命。由於模具基材與污染物特性差異較大，因此採用平頂光束可有效去除污染物且不會傷害模具。500～1000W 方形光斑多模雷射，清洗模具效率高，無損傷基材。
• 鈣鈦礦電池清邊：指在薄膜太陽能電池片的邊緣清洗膜層，創造一個絕緣區域，利於後續的封裝工作。方形光點輸出，能量分佈均勻，峰值功率高，能夠一次清除乾淨膜層，玻璃無損傷，效率高。
• 雷射毛化：採用雷射對材料表面進行毛化，可顯著提升材料表面的附著力。根據不同的毛化粗糙度要求， 5mJ，15mJ，50mJ不同單脈衝能量的多模雷射器，保證毛化效率的同時實現不同的粗糙度要求。

  


在選擇單模或多模清洗雷射時，客戶可依照自己的實際需求和應用場景進行綜合考量。對於精細零件或強附著污染物的清洗，如金屬氧化層和鍍層，單模系列雷射的高光束品質和小光斑將提供更精確、強力的清洗效果。而對於清洗面積較大或基材損傷要求嚴格的場合，如模具、鏽斑、油污和薄塗層等，多模系列激光器的大能量和平頂光將確保更高的清洗效率和無損清洗。