Naprawa lasera półprzewodnikowego Rofin Industrial

Lasery półprzewodnikowe serii SLS firmy Rofin (obecnie Coherent) wykorzystują technologię laserów półprzewodnikowych pompowanych diodowo (DPSSL) i są szeroko stosowane w przetwórstwie przemysłowym (takim jak znakowanie, cięcie, spawanie) i badaniach naukowych. Ta seria laserów jest znana z najwyższej stabilności, długiej żywotności i doskonałej jakości wiązki (M²), ale mogą zawieść po długotrwałym użytkowaniu, co wpływa na wydajność.

W tym artykule szczegółowo opisano strukturę, typowe usterki, pomysły na konserwację, codzienną konserwację i środki zapobiegawcze serii SLS, aby pomóc użytkownikom wydłużyć żywotność sprzętu i skrócić przestoje.

2. Skład struktury lasera serii SLS

Lasery serii SLS składają się głównie z następujących modułów podstawowych:

1. Głowica laserowa

Kryształ lasera: zwykle Nd:YAG lub Nd:YVO₄, pompowany przez diodę laserową.

Moduł Q-switch (Q-Switch):

Akustooptyczny przełącznik Q-switch (AO-QS): odpowiedni do wysokich częstotliwości repetycji (na poziomie kHz).

Elektrooptyczny przełącznik Q-switch (EO-QS): odpowiedni do impulsów o dużej energii (np. w mikroobróbce).

Kryształ podwajający częstotliwość (SHG/THG) (opcjonalnie):

KTP (światło zielone 532 nm) lub BBO (światło UV 355 nm) do konwersji długości fali.

2. Moduł pompy diodowej

Laser diodowy (LDA): zapewnia światło pompujące o długości fali 808 nm, które wymaga kontroli temperatury TEC w celu utrzymania stabilności.

Układ kontroli temperatury (TEC): zapewnia, że ​​dioda pracuje w optymalnej temperaturze (zwykle 20-25°C).

3. Układ chłodzenia

Chłodzenie wodne (chiller): Modele o dużej mocy (takie jak SLS 500+) wymagają zewnętrznego chillera w celu zapewnienia stabilnej temperatury głowicy laserowej.

Chłodzenie powietrzem (Air Cooling): Modele o niższej mocy mogą korzystać z wymuszonego chłodzenia powietrzem.

4. Układ optyczny (dostarczanie wiązki)

Ekspander wiązki (Beam Expander): Regulacja średnicy wiązki.

Lustra (lustra HR/OC): lustra o wysokim współczynniku odbicia (HR) i lustra o sprzężeniu wyjściowym (OC).

Izolator optyczny (Optical Isolator): Zapobiega uszkodzeniu lasera przez światło powrotne.

5. Sterowanie i zasilanie

Zasilanie napędu: zapewnia stabilny prąd i sygnał modulacyjny.

Panel sterowania/oprogramowanie: Regulacja parametrów takich jak moc, częstotliwość, szerokość impulsu itp.

III. Częste usterki i pomysły na konserwację

1. Brak wyjścia lasera lub redukcja mocy

Możliwe powody:

Starzenie się lub uszkodzenie diody laserowej (ogólny okres żywotności 20 000–50 000 godzin).

Awaria modułu przełącznika Q (awaria napędu AO-QS lub przesunięcie kryształu).

Awaria układu chłodzenia (temperatura wody jest zbyt wysoka lub przepływ jest niewystarczający).

Metoda konserwacji:

Sprawdź czy prąd LD jest prawidłowy (patrz instrukcja techniczna).

Sprawdź za pomocą miernika mocy, czy kontrolka pompy świeci się prawidłowo.

Sprawdź sygnał napędu przełącznika Q i w razie potrzeby wymień AO/EO-QS.

2. Pogorszenie jakości wiązki (niestabilność modów, deformacja punktowa)

Możliwe powody:

Zanieczyszczenie elementu optycznego (brudna powierzchnia soczewki i kryształu).

Niewspółosiowość wnęki rezonansowej (wibracje powodują przemieszczenie soczewki).

Efekt soczewki termicznej (deformacja termiczna spowodowana niewystarczającym chłodzeniem).

Metoda naprawy:

Wyczyść element optyczny (stosuj bezwodny etanol i ściereczkę bezpyłową).

Ponowna kalibracja wnęki rezonansowej (wymaga profesjonalnego sprzętu, np. kolimatora laserowego He-Ne).

3. Przesunięcie długości fali lub podwojenie częstotliwości zmniejsza wydajność

Możliwe powody:

Dryft temperatury lub przesunięcie kąta dopasowania fazy w przypadku kryształu podwajającego częstotliwość (KTP/BBO).

Zmiana długości fali pompy (błąd sterowania temperaturą TEC).

Metoda naprawy:

Skalibruj ponownie kąt kryształu (użyj precyzyjnej ramki regulacyjnej).

Sprawdź, czy regulacja temperatury TEC jest stabilna (regulacja parametrów PID).

4. Częste alarmy lub automatyczne wyłączanie

Możliwe powody:

Zabezpieczenie przed przegrzaniem (awaria układu chłodzenia).

Przeciążenie zasilacza (starzenie się kondensatora lub zwarcie).

Błąd oprogramowania sterującego (konieczność aktualizacji oprogramowania sprzętowego).

Metoda naprawy:

Sprawdź czujnik przepływu i temperatury wody chłodzącej.

Sprawdź, czy napięcie wyjściowe zasilacza jest stabilne.

Aby uzyskać najnowszą wersję oprogramowania sprzętowego, skontaktuj się z producentem.

IV. Codzienne metody pielęgnacji i konserwacji

1. Konserwacja układu optycznego

Tygodniowa kontrola:

Wyczyść lustro wyjściowe i okienko Q-switching bezwodnym etanolem i bezpyłowym wacikiem bawełnianym.

Sprawdź, czy ścieżka optyczna jest przesunięta (obserwuj, czy plamka świetlna jest wyśrodkowana).

Co 3 miesiące:

Sprawdź, czy kryształ podwajający częstotliwość (KTP/BBO) nie jest uszkodzony lub zanieczyszczony.

Skalibruj wnękę rezonansową (w razie potrzeby użyj kolimowanego lasera).

2. Konserwacja układu chłodzenia

Miesięczna kontrola:

Wymień wodę dejonizowaną (aby zapobiec zatykaniu rurociągów kamieniem).

Wyczyść filtr chłodziarki, aby zapewnić dobre odprowadzanie ciepła.

Co 6 miesięcy:

Sprawdź, czy pompa wodna działa prawidłowo i zmierz natężenie przepływu (≥4 l/min).

Skalibruj czujnik temperatury (błąd <±0,5°C).

3. Konserwacja systemu elektronicznego

Kontrola kwartalna:

Zmierz stabilność wyjściową zasilacza (wahania prądu <1%).

Sprawdź, czy uziemienie jest dobre (unikaj zakłóceń elektromagnetycznych).

Roczna konserwacja:

Wymień stare kondensatory (szczególnie te znajdujące się w części zasilającej wysokiego napięcia).

Utwórz kopię zapasową parametrów sterowania, aby zapobiec utracie danych