Reparatur von Rofin Industrial Festkörperlasern

Die Festkörperlaser der SLS-Serie von Rofin (jetzt Coherent) nutzen die diodengepumpte Festkörperlasertechnologie (DPSSL) und finden breite Anwendung in der industriellen Verarbeitung (z. B. Markieren, Schneiden, Schweißen) und in der wissenschaftlichen Forschung. Diese Laserserie zeichnet sich durch höchste Stabilität, lange Lebensdauer und exzellente Strahlqualität (M²) aus. Allerdings kann es nach längerem Einsatz zu Leistungseinbußen kommen.

In diesem Artikel werden die Struktur, häufige Fehler, Wartungsideen, tägliche Wartung und vorbeugende Maßnahmen der SLS-Serie ausführlich vorgestellt, um Benutzern zu helfen, die Lebensdauer der Geräte zu verlängern und Ausfallzeiten zu reduzieren.

2. Zusammensetzung der Laserstruktur der SLS-Serie

Die Laser der SLS-Serie bestehen im Wesentlichen aus den folgenden Kernmodulen:

1. Laserkopf

Laserkristall: üblicherweise Nd:YAG oder Nd:YVO₄, gepumpt durch eine Laserdiode.

Güteschaltermodul (Q-Switch):

Akustooptischer Güteschalter (AO-QS): geeignet für hohe Wiederholungsraten (kHz-Ebene).

Elektrooptischer Güteschalter (EO-QS): geeignet für hochenergetische Impulse (z. B. Mikrobearbeitung).

Frequenzverdoppelungskristall (SHG/THG) (optional):

KTP (532 nm grünes Licht) oder BBO (355 nm UV-Licht) zur Wellenlängenumwandlung.

2. Diodenpumpenmodul

Laserdiodenarray (LDA): Liefert 808 nm Pumplicht, das zur Aufrechterhaltung der Stabilität eine TEC-Temperaturregelung erfordert.

Temperaturkontrollsystem (TEC): Stellt sicher, dass die Diode bei der optimalen Temperatur (normalerweise 20–25 °C) arbeitet.

3. Kühlsystem

Wasserkühlung (Kühler): Hochleistungsmodelle (wie SLS 500+) erfordern einen externen Kühler, um eine stabile Temperatur des Laserkopfes zu gewährleisten.

Luftkühlung (Air Cooling): Modelle mit geringer Leistung können eine Zwangsluftkühlung verwenden.

4. Optisches System (Strahlführung)

Strahlaufweiter (Beam Expander): Passen Sie den Strahldurchmesser an.

Spiegel (HR/OC-Spiegel): Hochreflektierende (HR) Spiegel und Ausgangskopplungsspiegel (OC).

Optischer Isolator (Optischer Isolator): Verhindert, dass zurückgestrahltes Licht den Laser beschädigt.

5. Steuerung und Stromversorgung

Antriebsstromversorgung: Bietet stabilen Strom und Modulationssignal.

Bedienfeld/Software: Passen Sie Parameter wie Leistung, Frequenz, Pulsbreite usw. an.

III. Häufige Störungen und Wartungshinweise

1. Keine Laserleistung oder Leistungsreduzierung

Mögliche Gründe:

Alterung oder Beschädigung der Laserdiode (allgemeine Lebensdauer 20.000–50.000 Stunden).

Fehler des Q-Switch-Moduls (Fehler des AO-QS-Laufwerks oder Kristallversatz).

Ausfall des Kühlsystems (Wassertemperatur zu hoch oder Durchfluss unzureichend).

Wartungsmethode:

Prüfen Sie, ob der LD-Strom normal ist (siehe technisches Handbuch).

Überprüfen Sie mit einem Leistungsmesser, ob die Pumpenleuchte normal leuchtet.

Überprüfen Sie das Q-Switch-Antriebssignal und ersetzen Sie AO/EO-QS bei Bedarf.

2. Verschlechterung der Strahlqualität (Modeninstabilität, Punktdeformation)

Mögliche Gründe:

Verunreinigung optischer Komponenten (verschmutzte Linsen- und Kristalloberfläche).

Fehlausrichtung des Resonanzhohlraums (Vibration verursacht Linsenverschiebung).

Thermischer Linseneffekt von Kristallen (thermische Verformung durch unzureichende Kühlung).

Reparaturmethode:

Reinigen Sie die optische Komponente (verwenden Sie wasserfreies Ethanol und ein staubfreies Tuch).

Kalibrieren Sie den Resonanzhohlraum neu (erfordert professionelle Ausrüstung wie einen He-Ne-Laserkollimator).

3. Verringerung der Effizienz durch Wellenlängenverschiebung oder Frequenzverdoppelung

Mögliche Gründe:

Temperaturdrift oder Winkelverschiebung des Frequenzverdoppelungskristalls (KTP/BBO).

Wellenlängenverschiebung der Pumpe (Fehler der TEC-Temperaturregelung).

Reparaturmethode:

Kalibrieren Sie den Kristallwinkel neu (verwenden Sie einen Präzisionsjustierrahmen).

Prüfen Sie, ob die TEC-Temperaturregelung stabil ist (PID-Parametereinstellung).

4. Häufige Alarme oder automatische Abschaltung

Mögliche Gründe:

Übertemperaturschutz (Ausfall des Kühlsystems).

Überlastung der Stromversorgung (Alterung des Kondensators oder Kurzschluss).

Fehler in der Steuerungssoftware (Firmware muss aktualisiert werden).

Reparaturmethode:

Überprüfen Sie den Kühlwasserdurchfluss und den Temperatursensor.

Messen Sie, ob die Ausgangsspannung des Netzteils stabil ist.

Wenden Sie sich an den Hersteller, um die neueste Firmware zu erhalten.

IV. Tägliche Pflege- und Wartungsmethoden

1. Wartung optischer Systeme

Wöchentliche Inspektion:

Reinigen Sie den Ausgangsspiegel und das Q-Switching-Fenster mit wasserfreiem Ethanol und einem staubfreien Wattestäbchen.

Prüfen Sie, ob der optische Pfad versetzt ist (beobachten Sie, ob der Lichtfleck zentriert ist).

Alle 3 Monate:

Überprüfen Sie, ob der Frequenzverdoppelungskristall (KTP/BBO) beschädigt oder verunreinigt ist.

Kalibrieren Sie den Resonanzhohlraum (verwenden Sie bei Bedarf die Unterstützung eines kollimierten Lasers).

2. Wartung des Kühlsystems

Monatliche Inspektion:

Ersetzen Sie deionisiertes Wasser (um zu verhindern, dass Kalk die Rohrleitung verstopft).

Reinigen Sie den Kühlerfilter, um eine gute Wärmeableitung zu gewährleisten.

Alle 6 Monate:

Überprüfen Sie, ob die Wasserpumpe normal funktioniert, und messen Sie die Durchflussrate (≥4 l/min).

Kalibrieren Sie den Temperatursensor (Fehler <±0,5°C).

3. Wartung des elektronischen Systems

Vierteljährliche Inspektion:

Messen Sie die Ausgangsstabilität des Netzteils (Stromschwankung <1 %).

Prüfen Sie, ob die Erdung gut ist (elektromagnetische Störungen vermeiden).

Jährliche Wartung:

Ersetzen Sie alte Kondensatoren (insbesondere den Hochspannungsteil der Stromversorgung).

Sichern Sie Steuerungsparameter, um Datenverlust zu vermeiden