Oprava polovodičového laseru Rofin Industrial

Polovodičové lasery Rofin (nyní Coherent) řady SLS využívají technologii diodově čerpaných polovodičových laserů (DPSSL) a jsou široce používány v průmyslovém zpracování (jako je značení, řezání, svařování) a vědeckém výzkumu. Tato řada laserů je známá svou nejvyšší stabilitou, dlouhou životností a vynikající kvalitou paprsku (M²), ale po dlouhodobém používání mohou selhat a ovlivnit výkon.

Tento článek podrobně představí strukturu, běžné poruchy, nápady na údržbu, každodenní údržbu a preventivní opatření řady SLS, aby pomohl uživatelům prodloužit životnost zařízení a snížit prostoje.

2. Složení laserové struktury řady SLS

Lasery řady SLS se skládají hlavně z následujících základních modulů:

1. Laserová hlava

Laserový krystal: obvykle Nd:YAG nebo Nd:YVO₄, čerpaný laserovou diodou.

Modul Q-switch (Q-Switch):

Akustooptický Q-přepínač (AO-QS): vhodný pro vysoké opakovací frekvence (úroveň kHz).

Elektro-optický Q-spínač (EO-QS): vhodný pro vysokoenergetické pulzy (jako je mikroobrábění).

Krystal pro zdvojení frekvence (SHG/THG) (volitelné):

KTP (532nm zelené světlo) nebo BBO (355nm UV světlo) pro konverzi vlnové délky.

2. Modul diodového čerpadla

Laserové diodové pole (LDA): Poskytuje 808nm světlo čerpadla, které vyžaduje TEC kontrolu teploty pro udržení stability.

Systém řízení teploty (TEC): Zajišťuje, aby dioda pracovala při optimální teplotě (obvykle 20-25°C).

3. Chladicí systém

Vodní chlazení (Chiller): Vysoce výkonné modely (jako je SLS 500+) vyžadují externí chladič, aby byla zajištěna stabilní teplota laserové hlavy.

Chlazení vzduchem (Chlazení vzduchem): Nízkoenergetické modely mohou používat nucené chlazení vzduchem.

4. Optický systém (Beam Delivery)

Expandér paprsku (Beam Expander): Upravte průměr paprsku.

Zrcadla (HR/OC Mirrors): Zrcadla s vysokým odrazem (HR) a výstupní zrcadla (OC).

Optický izolátor (Optical Isolator): Zabraňuje poškození laseru zpětným světlem.

5. Ovládání a napájení

Napájení měniče: Poskytujte stabilní proud a modulační signál.

Ovládací panel/software: Upravte parametry, jako je výkon, frekvence, šířka pulzu atd.

III. Běžné závady a nápady na údržbu

1. Žádný laserový výstup nebo snížení výkonu

Možné důvody:

Stárnutí nebo poškození laserové diody (obecná životnost 20 000-50 000 hodin).

Selhání modulu Q spínače (selhání měniče AO-QS nebo posun krystalu).

Porucha chladicího systému (teplota vody je příliš vysoká nebo průtok je nedostatečný).

Způsob údržby:

Zkontrolujte, zda je proud LD normální (viz technický manuál).

Zkontrolujte, zda je kontrolka čerpadla normální pomocí měřiče výkonu.

Zkontrolujte hnací signál spínače Q a v případě potřeby vyměňte AO/EO-QS.

2. Zhoršení kvality paprsku (nestabilita režimu, bodová deformace)

Možné důvody:

Znečištění optických součástí (špinavá čočka a povrch krystalu).

Nesouosost rezonanční dutiny (vibrace způsobují posunutí čočky).

Efekt krystalové tepelné čočky (tepelná deformace způsobená nedostatečným chlazením).

Způsob opravy:

Vyčistěte optickou součást (použijte bezvodý etanol + bezprašný hadřík).

Rekalibrujte rezonanční dutinu (vyžaduje profesionální vybavení, jako je laserový kolimátor He-Ne).

3. Posun vlnové délky nebo snížení účinnosti zdvojnásobení frekvence

Možné důvody:

Posun teploty krystalu zdvojení frekvence (KTP/BBO) nebo posun úhlu fázového přizpůsobení.

Posun vlnové délky čerpadla (selhání regulace teploty TEC).

Způsob opravy:

Znovu zkalibrujte úhel krystalu (použijte rámeček pro přesné nastavení).

Zkontrolujte, zda je regulace teploty TEC stabilní (nastavení parametru PID).

4. Časté alarmy nebo automatické vypínání

Možné důvody:

Ochrana proti přehřátí (selhání chladicího systému).

Přetížení napájecího zdroje (stárnutí kondenzátoru nebo zkrat).

Chyba ovládacího softwaru (potřeba upgradovat firmware).

Způsob opravy:

Zkontrolujte průtok chladicí vody a snímač teploty.

Změřte, zda je výstupní napětí napájecího zdroje stabilní.

Chcete-li získat nejnovější firmware, kontaktujte výrobce.

IV. Metody každodenní péče a údržby

1. Údržba optického systému

Týdenní kontrola:

Vyčistěte výstupní zrcátko a okénko Q-spínače bezvodým etanolem + bezprašným vatovým tamponem.

Zkontrolujte, zda je optická dráha posunuta (sledujte, zda je světelný bod vycentrován).

Každé 3 měsíce:

Zkontrolujte, zda není krystal zdvojení frekvence (KTP/BBO) poškozen nebo znečištěn.

Kalibrujte rezonanční dutinu (v případě potřeby použijte pomoc kolimovaného laseru).

2. Údržba chladicího systému

Měsíční kontrola:

Vyměňte deionizovanou vodu (aby se zabránilo ucpání potrubí vodním kamenem).

Vyčistěte filtr chladiče, abyste zajistili dobrý odvod tepla.

Každých 6 měsíců:

Zkontrolujte, zda je vodní čerpadlo normální a změřte průtok (≥4 l/min).

Zkalibrujte teplotní senzor (chyba <±0,5°C).

3. Údržba elektronického systému

Čtvrtletní kontrola:

Změřte stabilitu výstupu napájecího zdroje (kolísání proudu <1%).

Zkontrolujte, zda je uzemnění dobré (zabraňte elektromagnetickému rušení).

Roční údržba:

Vyměňte stárnoucí kondenzátory (zejména část vysokonapěťového zdroje).

Zálohujte řídicí parametry, abyste zabránili ztrátě dat