Réparation de laser à fibre haute puissance nlight

nLIGHT est un fabricant leader de lasers à fibre haute puissance aux États-Unis. Ses produits sont reconnus pour leur haute luminosité, leur grande fiabilité et leur conception modulaire. Ils sont largement utilisés dans les secteurs du découpage et du soudage industriels, de la défense, du médical et d'autres secteurs. Ses technologies phares incluent le couplage de fibres, le pompage de semi-conducteurs et les systèmes de contrôle intelligents.

2. Principe de fonctionnement

1. Principe fondamental

Source de pompage : plusieurs lasers à semi-conducteurs à tube unique (longueur d'onde 915/976 nm) sont couplés dans la fibre de gain via un combinateur de faisceaux.

Milieu de gain : fibre à double gaine dopée à l'ytterbium (Yb³⁺), qui convertit la lumière de pompage en laser à 1064 nm.

Cavité résonante : le FBG (réseau de Bragg sur fibre) est utilisé pour former une structure résonante entièrement en fibre.

Contrôle de sortie : La sortie impulsionnelle/continue est obtenue via AOM (modulateur acoustique-optique) ou modulation électrique directe.

2. Avantages techniques

Amélioration de la luminosité : la technologie brevetée COREFLAT™ de nLIGHT rend la qualité du faisceau (M²<1,1) meilleure que celle des lasers à fibre traditionnels.

Efficacité électro-optique : >40%, réduisant significativement la consommation énergétique (contre <15% pour les lasers CO₂).

3. Fonctions du produit et applications typiques

Série Laser Caractéristiques Applications typiques

alta® CW/QCW, 1-20 kW Découpe de tôles épaisses, soudage de navires

élément™ Compact, 500 W-6 kW Traitement de précision de l'électronique grand public

Laser à fibre pulsé pearl®, énergie d'impulsion <1 mJ, découpe de pièces polaires de batterie au lithium, micro-perçage

Système laser militaire d'arme à énergie dirigée à haute luminosité (DEW) AFS (Defense Series)

4. Structure mécanique et optique

1. Composants de base

Composant Fonction Sensibilité aux défauts

Module de pompe à semi-conducteur Fournit une lumière de pompage, durée de vie d'environ 50 000 heures

Fibre à gain Fibre à double gaine dopée à l'ytterbium, sensible aux pertes par courbure

Combinateur Combinaison de faisceaux lumineux multi-pompes, facile à vieillir à haute température

Tête de sortie QBH Interface industrielle, la poussière/les chocs peuvent facilement provoquer une distorsion du faisceau

Système de refroidissement par eau Maintenir la stabilité de la température de ± 0,1 ℃, un blocage peut provoquer une surchauffe

2. Diagramme de structure typique

Copie

[Source de pompage] → [Combinateur] → [Fibre de gain] → [Résonateur FBG] → [Modulation AOM] → [Sortie QBH]

↑ Système de contrôle de la température↓ ↑ Système de refroidissement par eau↓

V. Défauts courants et idées de maintenance

1. Chute de puissance ou absence de sortie

Raisons possibles :

Atténuation du module de pompe (vérifier la courbe courant-puissance)

Rupture du point de fusion de la fibre (détection OTDR)

Débit de liquide de refroidissement insuffisant (vérifier le blocage du filtre)

Étapes d'entretien :

Utilisez un wattmètre pour détecter la perte de chaque section.

Remplacer le module de pompe anormal (étalonnage du fabricant requis).

Nettoyez ou remplacez le filtre du système de refroidissement par eau.

2. Détérioration de la qualité du faisceau (augmentation de M²)

Raisons possibles :

Contamination de la tête QBH (face d'extrémité nettoyée à l'alcool)

Gain de rayon de courbure de la fibre <10 cm (recâblage)

Effet de lentille thermique du combinateur de faisceaux (retour du fabricant requis)

Diagnostic rapide :

Utilisez un analyseur de faisceau pour mesurer le motif du spot.

VI. Mesures de maintenance préventive

1. Entretien quotidien

Composants optiques :

Nettoyez la tête de sortie QBH avec de l'éthanol anhydre + un chiffon sans poussière chaque semaine.

Évitez les courbures de faible rayon de la fibre optique (rayon minimum > 15 cm).

Circuit de refroidissement:

Vérifiez la conductivité du liquide de refroidissement tous les mois (doit être < 5 μS/cm).

Remplacez le filtre tous les trimestres.

2. Spécifications de fonctionnement

Seuil de sécurité :

Il est interdit de fonctionner à plus de 110% de la puissance nominale.

Attendez 5 minutes avant de redémarrer après une panne de courant soudaine.

VII. Comparaison avec les concurrents (nLIGHT vs IPG)

Indicateurs nLIGHT alta® 12kW IPG YLS-12000

Efficacité électro-optique 42% 38%

Qualité du faisceau M² 1,05 1,2

Coût de maintenance Faible (conception modulaire) Élevé

Taux de défaillance typique < 2 %/an 3-5 %/an

VIII. Résumé

Le laser nLIGHT atteint une grande fiabilité grâce à sa conception tout fibre et à son contrôle intelligent de la température. L'entretien est axé sur :

Surveillez régulièrement le taux d’atténuation du module de pompe.

Maintenez strictement le système de refroidissement propre.

Normaliser le fonctionnement pour éviter les dommages dus aux contraintes mécaniques sur la fibre optique.

En cas de panne d'un composant principal (laser), il est recommandé de faire appel à un prestataire de services de maintenance professionnel pour le gérer.