Nlight Hochleistungs-Faserlaser-Reparatur

nLIGHT ist ein führender Hersteller von Hochleistungsfaserlasern in den USA. Seine Produkte zeichnen sich durch hohe Helligkeit, Zuverlässigkeit und modulares Design aus. Sie finden breite Anwendung in der industriellen Schneid- und Schweißtechnik, im Verteidigungsbereich, in der Medizin und anderen Bereichen. Zu den Kerntechnologien gehören Faserkopplung, Halbleiterpumpen und intelligente Steuerungssysteme.

2. Funktionsprinzip

1. Grundprinzip

Pumpquelle: Mehrere Einröhren-Halbleiterlaser (Wellenlänge 915/976 nm) werden über einen Strahlkombinierer in die Verstärkungsfaser eingekoppelt.

Verstärkungsmedium: Mit Ytterbium dotierte (Yb³⁺) Doppelmantelfaser, die Pumplicht in 1064-nm-Laser umwandelt.

Resonanzhohlraum: FBG (Faser-Bragg-Gitter) wird verwendet, um eine rein faserbasierte Resonanzstruktur zu bilden.

Ausgabesteuerung: Die Impuls-/Dauerausgabe wird durch AOM (akustisch-optischer Modulator) oder direkte elektrische Modulation erreicht.

2. Technische Vorteile

Helligkeitsverbesserung: Die patentierte COREFLAT™-Technologie von nLIGHT sorgt für eine bessere Strahlqualität (M²<1,1) als bei herkömmlichen Faserlasern.

Elektrooptische Effizienz: >40 %, wodurch der Energieverbrauch deutlich reduziert wird (im Vergleich zu <15 % bei CO₂-Lasern).

3. Produktfunktionen und typische Anwendungen

Laserserie Merkmale Typische Anwendungen

alta® CW/QCW, 1–20 kW Dickblechschneiden, Schiffsschweißen

element™ Compact, 500 W – 6 kW Präzisionsverarbeitung von Unterhaltungselektronik

pearl® Gepulster Faserlaser, <1mJ Pulsenergie Lithiumbatterie-Polschuhschneiden, Mikrobohren

AFS (Defense Series) Hochhelle Energiewaffe (DEW) Militärisches Lasersystem

4. Mechanischer und optischer Aufbau

1. Kernkomponenten

Komponente Funktion Fehlerempfindlichkeit

Halbleiter-Pumpmodul Bietet Pumplicht, Lebensdauer ca. 50.000 Stunden

Verstärkungsfaser Ytterbium-dotierte Doppelmantelfaser, anfällig für Biegeverluste

Kombinierer Kombination aus mehreren Pumplichtstrahlen, leicht alterbar bei hohen Temperaturen

QBH-Ausgangskopf Industrielle Schnittstelle, Staub/Stöße können leicht zu Strahlverzerrungen führen

Wasserkühlsystem sorgt für eine Temperaturstabilität von ±0,1 °C, eine Blockierung kann zu Überhitzung führen

2. Typisches Strukturdiagramm

Kopie

[Pumpquelle] → [Kombinierer] → [Verstärkungsfaser] → [FBG-Resonator] → [AOM-Modulation] → [QBH-Ausgang]

↑ Temperaturkontrollsystem↓ ↑ Wasserkühlungssystem↓

V. Häufige Fehler und Wartungsideen

1. Leistungsabfall oder keine Ausgabe

Mögliche Gründe:

Dämpfung des Pumpmoduls (Strom-Leistungs-Kurve beachten)

Bruch an Faserfusionspunkten (OTDR-Erkennung)

Unzureichender Kühlmittelfluss (Filterverstopfung prüfen)

Wartungsschritte:

Verwenden Sie ein Leistungsmessgerät, um den Verlust jedes Abschnitts zu ermitteln.

Ersetzen Sie das fehlerhafte Pumpenmodul (Kalibrierung durch den Hersteller erforderlich).

Reinigen oder ersetzen Sie den Filter des Wasserkühlsystems.

2. Verschlechterung der Strahlqualität (M²-Zunahme)

Mögliche Gründe:

QBH-Kopfverunreinigung (mit Alkohol gereinigte Endfläche)

Biegeradius der Verstärkungsfaser <10 cm (Neuverdrahtung)

Thermischer Linseneffekt des Strahlkombinierers (Rücksendung durch den Hersteller erforderlich)

Schnelle Diagnose:

Verwenden Sie einen Strahlanalysator, um das Punktmuster zu messen.

VI. Vorbeugende Instandhaltungsmaßnahmen

1. Tägliche Wartung

Optische Komponenten:

Reinigen Sie den QBH-Ausgabekopf jede Woche mit wasserfreiem Ethanol und einem staubfreien Tuch.

Vermeiden Sie kleine Biegungen der Glasfaser (Mindestradius > 15 cm).

Kühlsystem:

Überprüfen Sie monatlich die Leitfähigkeit des Kühlmittels (sollte <5 μS/cm sein).

Ersetzen Sie den Filter vierteljährlich.

2. Betriebsdaten

Sicherheitsschwelle:

Ein Betrieb mit mehr als 110 % der Nennleistung ist verboten.

Warten Sie nach einem plötzlichen Stromausfall 5 Minuten, bevor Sie einen Neustart durchführen.

VII. Vergleich mit Wettbewerbern (nLIGHT vs. IPG)

Anzeigen nLIGHT alta® 12kW IPG YLS-12000

Elektrooptische Effizienz 42 % 38 %

Strahlqualität M² 1,05 1,2

Wartungskosten Niedrig (modulare Bauweise) Hoch

Typische Ausfallrate <2 %/Jahr 3–5 %/Jahr

VIII. Zusammenfassung

Der nLIGHT-Laser erreicht hohe Zuverlässigkeit durch Vollfaserdesign und intelligente Temperaturregelung. Der Wartungsschwerpunkt liegt auf:

Überwachen Sie regelmäßig die Dämpfungsrate des Pumpenmoduls.

Halten Sie das Kühlsystem unbedingt sauber.

Standardisieren Sie den Betrieb, um Schäden an der Glasfaser durch mechanische Belastung zu vermeiden.

Bei einem Ausfall einer Kernkomponente (Laser) empfiehlt es sich, einen professionellen Wartungsdienstleister zu beauftragen.