Ремонт твердотельных лазеров Rofin Industrial

Твердотельные лазеры серии SLS компании Rofin (теперь Coherent) используют технологию твердотельного лазера с диодной накачкой (DPSSL) и широко используются в промышленной обработке (например, маркировке, резке, сварке) и научных исследованиях. Эта серия лазеров известна своей высочайшей стабильностью, длительным сроком службы и превосходным качеством луча (M²), но они могут выйти из строя после длительного использования, что скажется на производительности.

В этой статье подробно описаны конструкция, распространенные неисправности, идеи технического обслуживания, ежедневное техническое обслуживание и профилактические меры для серии SLS, которые помогут пользователям продлить срок службы оборудования и сократить время простоя.

2. Состав лазерной структуры серии SLS

Лазеры серии SLS в основном состоят из следующих основных модулей:

1. Лазерная головка

Лазерный кристалл: обычно Nd:YAG или Nd:YVO₄, накачиваемый лазерным диодом.

Модуль модуляции добротности (Q-Switch):

Акустооптический модулятор добротности (AO-QS): подходит для высоких частот повторения (уровень кГц).

Электрооптический модулятор добротности (EO-QS): подходит для импульсов высокой энергии (например, микрообработка).

Кристалл удвоения частоты (SHG/THG) (опционально):

KTP (зеленый свет 532 нм) или BBO (УФ-свет 355 нм) для преобразования длины волны.

2. Модуль диодного насоса

Лазерная диодная матрица (LDA): обеспечивает световую накачку с длиной волны 808 нм, для поддержания стабильности которой требуется контроль температуры TEC.

Система контроля температуры (TEC): обеспечивает работу диода при оптимальной температуре (обычно 20–25 °C).

3. Система охлаждения

Водяное охлаждение (чиллер): для моделей высокой мощности (например, SLS 500+) требуется внешний охладитель для обеспечения стабильной температуры лазерной головки.

Воздушное охлаждение (Air Cooling): в моделях малой мощности может использоваться принудительное воздушное охлаждение.

4. Оптическая система (доставка луча)

Расширитель луча (Beam Expander): регулирует диаметр луча.

Зеркала (зеркала HR/OC): зеркала с высоким отражением (HR) и зеркала с выходной связью (OC).

Оптический изолятор (оптический изолятор): предотвращает повреждение лазера обратным светом.

5. Управление и электропитание

Источник питания привода: обеспечивает стабильный ток и модулированный сигнал.

Панель управления/программное обеспечение: настройка таких параметров, как мощность, частота, ширина импульса и т. д.

III. Распространенные неисправности и идеи по техническому обслуживанию

1. Отсутствие выходного лазерного излучения или снижение мощности

Возможные причины:

Старение или повреждение лазерного диода (общий срок службы 20 000–50 000 часов).

Неисправность модуля переключателя добротности (неисправность привода AO-QS или смещение кристалла).

Неисправность системы охлаждения (слишком высокая температура воды или недостаточный поток).

Метод обслуживания:

Проверьте, соответствует ли ток LD норме (см. техническое руководство).

Проверьте исправность индикатора насоса с помощью измерителя мощности.

Проверьте сигнал управления переключателем Q и при необходимости замените AO/EO-QS.

2. Ухудшение качества пучка (нестабильность режима, точечная деформация)

Возможные причины:

Загрязнение оптических компонентов (грязные линзы и поверхность кристалла).

Несоосность резонансной полости (вибрация вызывает смещение линзы).

Эффект кристаллической термолинзы (термическая деформация, вызванная недостаточным охлаждением).

Метод ремонта:

Очистите оптический компонент (используйте безводный этанол + чистую ткань).

Повторно откалибруйте резонансную полость (требуется профессиональное оборудование, такое как коллиматор гелий-неонового лазера).

3. Сдвиг длины волны или снижение эффективности удвоения частоты

Возможные причины:

Температурный дрейф или сдвиг угла фазового синхронизма кристалла удвоения частоты (KTP/BBO).

Сдвиг длины волны накачки (сбой контроля температуры ТЭО).

Метод ремонта:

Повторно откалибруйте угол наклона кристалла (используйте точную регулировочную рамку).

Проверьте стабильность регулирования температуры ТЭО (регулировка параметров ПИД).

4. Частые срабатывания сигнализации или автоматическое отключение

Возможные причины:

Защита от перегрева (отказ системы охлаждения).

Перегрузка источника питания (старение конденсатора или короткое замыкание).

Ошибка программного обеспечения управления (необходимо обновить прошивку).

Метод ремонта:

Проверьте расход охлаждающей воды и датчик температуры.

Измерьте, стабильно ли выходное напряжение источника питания.

Обратитесь к производителю для получения последней версии прошивки.

IV. Методы ежедневного ухода и содержания

1. Техническое обслуживание оптической системы

Еженедельная проверка:

Очистите выходное зеркало и окно модуляции добротности безводным этанолом + ватным тампоном без пыли.

Проверьте, не смещен ли оптический путь (проследите, центрировано ли световое пятно).

Каждые 3 месяца:

Проверьте, не поврежден ли или не загрязнен ли кристалл удвоения частоты (KTP/BBO).

Откалибруйте резонансную полость (при необходимости используйте коллимированный лазер).

2. Техническое обслуживание системы охлаждения

Ежемесячный осмотр:

Замените деионизированную воду (чтобы предотвратить засорение трубопровода накипью).

Очистите фильтр охладителя, чтобы обеспечить хороший отвод тепла.

Каждые 6 месяцев:

Проверьте исправность водяного насоса и измерьте расход (≥4 л/мин).

Откалибруйте датчик температуры (погрешность <±0,5°C).

3. Техническое обслуживание электронной системы

Ежеквартальная проверка:

Измерьте стабильность выходного напряжения источника питания (колебания тока <1%).

Проверьте надежность заземления (избегайте электромагнитных помех).

Ежегодное обслуживание:

Замените стареющие конденсаторы (особенно в высоковольтной части блока питания).

Резервное копирование параметров управления для предотвращения потери данных