Reparo de laser de estado sólido industrial Rofin

Os lasers de estado sólido da série SLS da Rofin (agora Coherent) utilizam a tecnologia de laser de estado sólido bombeado por diodo (DPSSL) e são amplamente utilizados em processamento industrial (como marcação, corte e soldagem) e em pesquisas científicas. Esta série de lasers é conhecida por sua alta estabilidade, longa vida útil e excelente qualidade de feixe (M²), mas podem apresentar falhas após uso prolongado, afetando seu desempenho.

Este artigo apresentará a estrutura, falhas comuns, ideias de manutenção, manutenção diária e medidas preventivas da série SLS em detalhes para ajudar os usuários a prolongar a vida útil do equipamento e reduzir o tempo de inatividade.

2. Composição da estrutura do laser da série SLS

Os lasers da série SLS são compostos principalmente pelos seguintes módulos principais:

1. Cabeça de laser

Cristal laser: geralmente Nd:YAG ou Nd:YVO₄, bombeado por um diodo laser.

Módulo Q-switch (Q-Switch):

Q-switch acústico-óptico (AO-QS): adequado para altas taxas de repetição (nível kHz).

Q-switch eletro-óptico (EO-QS): adequado para pulsos de alta energia (como microusinagem).

Cristal de duplicação de frequência (SHG/THG) (opcional):

KTP (luz verde de 532 nm) ou BBO (luz UV de 355 nm) para conversão de comprimento de onda.

2. Módulo de bomba de diodo

Matriz de diodos laser (LDA): fornece luz de bombeamento de 808 nm, o que requer controle de temperatura TEC para manter a estabilidade.

Sistema de controle de temperatura (TEC): garante que o diodo opere na temperatura ideal (geralmente 20-25°C).

3. Sistema de refrigeração

Resfriamento a água (resfriador): modelos de alta potência (como o SLS 500+) exigem um resfriador externo para garantir que a temperatura do cabeçote do laser seja estável.

Resfriamento a ar (Air Cooling): Modelos de baixa potência podem usar resfriamento a ar forçado.

4. Sistema óptico (entrega de feixe)

Expansor de feixe (Beam Expander): Ajuste o diâmetro do feixe.

Espelhos (Espelhos HR/OC): Espelhos de alta reflexão (HR) e espelhos de acoplamento de saída (OC).

Isolador óptico (Optical Isolator): Evita que a luz de retorno danifique o laser.

5. Controle e alimentação

Fonte de alimentação de acionamento: fornece corrente estável e sinal de modulação.

Painel de controle/software: ajuste parâmetros como potência, frequência, largura de pulso, etc.

III. Falhas comuns e ideias de manutenção

1. Sem saída de laser ou redução de potência

Possíveis razões:

Envelhecimento ou danos no diodo laser (vida útil geral de 20.000 a 50.000 horas).

Falha no módulo do interruptor Q (falha na unidade AO-QS ou deslocamento do cristal).

Falha no sistema de resfriamento (temperatura da água muito alta ou fluxo insuficiente).

Método de manutenção:

Verifique se a corrente LD está normal (consulte o manual técnico).

Verifique se a luz da bomba está normal com um medidor de energia.

Verifique o sinal de acionamento do interruptor Q e substitua AO/EO-QS se necessário.

2. Deterioração da qualidade do feixe (instabilidade do modo, deformação pontual)

Possíveis razões:

Contaminação de componentes ópticos (lente e superfície do cristal sujas).

Desalinhamento da cavidade ressonante (a vibração causa deslocamento da lente).

Efeito de lente térmica de cristal (deformação térmica causada por resfriamento insuficiente).

Método de reparo:

Limpe o componente óptico (use etanol anidro + pano sem poeira).

Recalibre a cavidade ressonante (requer equipamento profissional, como um colimador a laser He-Ne).

3. Redução da eficiência de deslocamento do comprimento de onda ou duplicação da frequência

Possíveis razões:

Desvio de temperatura do cristal de duplicação de frequência (KTP/BBO) ou mudança de ângulo de correspondência de fase.

Mudança no comprimento de onda da bomba (falha no controle de temperatura do TEC).

Método de reparo:

Recalibre o ângulo do cristal (use o quadro de ajuste de precisão).

Verifique se o controle de temperatura do TEC está estável (ajuste do parâmetro PID).

4. Alarmes frequentes ou desligamento automático

Possíveis razões:

Proteção contra superaquecimento (falha do sistema de refrigeração).

Sobrecarga da fonte de alimentação (envelhecimento do capacitor ou curto-circuito).

Bug no software de controle (é necessário atualizar o firmware).

Método de reparo:

Verifique o fluxo de água de resfriamento e o sensor de temperatura.

Meça se a tensão de saída da fonte de alimentação está estável.

Entre em contato com o fabricante para obter o firmware mais recente.

IV. Métodos de cuidado e manutenção diária

1. Manutenção do sistema óptico

Inspeção semanal:

Limpe o espelho de saída e a janela Q-switching com etanol anidro + cotonete sem poeira.

Verifique se o caminho óptico está deslocado (observe se o ponto de luz está centralizado).

A cada 3 meses:

Verifique se o cristal de duplicação de frequência (KTP/BBO) está danificado ou contaminado.

Calibre a cavidade ressonante (use assistência de laser colimado, se necessário).

2. Manutenção do sistema de refrigeração

Inspeção mensal:

Substitua a água deionizada (para evitar que incrustações obstruam a tubulação).

Limpe o filtro do resfriador para garantir uma boa dissipação de calor.

A cada 6 meses:

Verifique se a bomba de água está normal e meça a vazão (≥4 L/min).

Calibre o sensor de temperatura (erro <±0,5°C).

3. Manutenção do sistema eletrônico

Inspeção trimestral:

Meça a estabilidade da saída da fonte de alimentação (flutuação de corrente <1%).

Verifique se o aterramento está bom (evite interferências eletromagnéticas).

Manutenção anual:

Substitua capacitores antigos (especialmente a parte da fonte de alimentação de alta tensão).

Faça backup dos parâmetros de controle para evitar perda de dados