nlight高出力ファイバーレーザー修理

nLIGHTは、米国を代表する高出力ファイバーレーザーメーカーです。同社の製品は、高輝度、高信頼性、モジュール設計で知られています。産業用切断・溶接、防衛、医療などの分野で広く利用されています。コア技術には、ファイバーカップリング、半導体ポンピング、インテリジェント制御システムなどがあります。

2. 動作原理

1. 基本原則

ポンプ ソース: 複数の単管半導体レーザー (波長 915/976nm) がビーム コンバイナを介してゲイン ファイバーに結合されます。

ゲイン媒体: ポンプ光を 1064nm レーザーに変換するイッテルビウム添加 (Yb³⁺) 二重クラッド ファイバー。

共振空洞: FBG (ファイバー ブラッグ グレーティング) を使用して、全ファイバー共振構造を形成します。

出力制御: パルス/連続出力は、AOM (音響光学変調器) または直接電気変調によって実現されます。

2. 技術的な利点

明るさの向上: nLIGHT の特許取得済み COREFLAT™ テクノロジーにより、従来のファイバー レーザーよりもビーム品質 (M²<1.1) が向上します。

電気光学効率: >40%、エネルギー消費を大幅に削減 (CO₂ レーザーの場合は <15%)。

3. 製品の機能と代表的な用途

レーザーシリーズ 特徴 主な用途

alta® CW/QCW、1～20kW 厚板切断、船舶溶接

element™ コンパクト、500W-6kW 民生用電子機器の精密加工

パール®パルスファイバーレーザー、<1mJパルスエネルギーリチウム電池ポールピース切断、マイクロドリリング

AFS（防衛シリーズ）高輝度指向性エネルギー兵器（DEW）軍用レーザーシステム

4. 機械的および光学的構造

1. コアコンポーネント

コンポーネント機能障害感度

半導体ポンプモジュール ポンプライトを提供、寿命は約50,000時間

曲げ損失の影響を受けやすいイッテルビウム添加二重クラッドファイバのゲインファイバ

コンバイナー マルチポンプ光ビームコンビネーション、高温でもエージングが容易

QBH出力ヘッド産業用インターフェース、ほこりや衝撃によりビームの歪みが発生しやすい

水冷システム ±0.1℃の温度安定性を維持、目詰まりにより過熱が発生する可能性がある

2. 典型的な構造図

コピー

[励起光源] → [コンバイナ] → [ゲインファイバー] → [FBG共振器] → [AOM変調] → [QBH出力]

↑温度制御システム↓ ↑水冷システム↓

V. よくある故障とメンテナンスのアイデア

1. 電力低下または出力なし

考えられる理由:

ポンプモジュールの減衰（電流-電力曲線を確認）

ファイバー融着点破損（OTDR検出）

冷却水の流れが不十分（フィルターの詰まりを確認してください）

メンテナンス手順:

電力メーターを使用して各セクションの損失を検出します。

異常なポンプ モジュールを交換します (メーカーによる調整が必要です)。

水冷システムフィルターを清掃または交換します。

2. ビーム品質の劣化（M²の増加）

考えられる理由:

QBHヘッドの汚染（アルコール洗浄端面）

ゲインファイバーの曲げ半径 <10cm (再配線)

ビームコンバイナー熱レンズ効果（メーカー返却必要）

クイック診断:

ビームアナライザーを使用してスポットパターンを測定します。

VI. 予防保守対策

1. 日常のメンテナンス

光学部品:

毎週、無水エタノールと無塵布を使用して QBH 出力ヘッドを清掃してください。

光ファイバーを小さく曲げないでください（最小半径 > 15cm）。

冷却システム:

冷却剤の導電率を毎月チェックしてください（5μS/cm 未満である必要があります）。

フィルターは四半期ごとに交換してください。

2. 動作仕様

安全閾値:

定格電力の110%を超える運転は禁止されています。

突然の停電の後は、再起動する前に 5 分間お待ちください。

VII. 競合他社との比較（nLIGHT vs IPG）

インジケーター nLIGHT alta® 12kW IPG YLS-12000

電気光学効率 42% 38%

ビーム品質 M² 1.05 1.2

メンテナンスコスト 低（モジュール設計） 高

典型的な故障率 <2%/年 3-5%/年

八番目まとめ

nLIGHTレーザーは、オールファイバー設計とインテリジェントな温度制御により高い信頼性を実現しています。メンテナンスの重点は以下の通りです。

ポンプ モジュールの減衰率を定期的に監視します。

冷却システムを厳重に清潔に保ってください。

光ファイバーへの機械的ストレスによる損傷を回避するために操作を標準化します。

コアコンポーネント（レーザー）の故障については、専門のメンテナンスサービスプロバイダーに依頼することをお勧めします。