Oprava polovodičového lasera Rofin Industrial

Polovodičové lasery Rofin (teraz Coherent) série SLS využívajú technológiu diódovo čerpaného polovodičového lasera (DPSSL) a sú široko používané v priemyselnom spracovaní (ako je značenie, rezanie, zváranie) a vo vedeckom výskume. Táto séria laserov je známa svojou najvyššou stabilitou, dlhou životnosťou a vynikajúcou kvalitou lúča (M²), ale po dlhodobom používaní môžu zlyhať, čo má vplyv na výkon.

Tento článok podrobne predstaví štruktúru, bežné poruchy, nápady na údržbu, dennú údržbu a preventívne opatrenia série SLS, aby pomohol používateľom predĺžiť životnosť zariadenia a skrátiť prestoje.

2. Zloženie štruktúry lasera série SLS

Lasery série SLS sa skladajú hlavne z nasledujúcich základných modulov:

1. Laserová hlava

Laserový kryštál: zvyčajne Nd:YAG alebo Nd:YVO₄, čerpaný laserovou diódou.

Modul Q-switch (Q-Switch):

Akustooptický Q-spínač (AO-QS): vhodný pre vysoké opakovacie frekvencie (úroveň kHz).

Elektrooptický Q-spínač (EO-QS): vhodný pre vysokoenergetické impulzy (ako je mikroobrábanie).

Kryštál zdvojenia frekvencie (SHG/THG) (voliteľné):

KTP (532nm zelené svetlo) alebo BBO (355nm UV svetlo) na konverziu vlnovej dĺžky.

2. Modul diódového čerpadla

Laserové diódové pole (LDA): Poskytuje 808nm svetlo pumpy, ktoré vyžaduje reguláciu teploty TEC na udržanie stability.

Systém kontroly teploty (TEC): Zabezpečuje, aby dióda pracovala pri optimálnej teplote (zvyčajne 20-25°C).

3. Chladiaci systém

Vodné chladenie (Chiller): Modely s vysokým výkonom (napríklad SLS 500+) vyžadujú externý chladič, aby sa zabezpečila stabilná teplota laserovej hlavy.

Chladenie vzduchom (chladenie vzduchom): Modely s nízkym výkonom môžu používať nútené chladenie vzduchom.

4. Optický systém (Beam Delivery)

Expandér lúča (Beam Expander): Nastavte priemer lúča.

Zrkadlá (HR/OC Mirrors): Zrkadlá s vysokým odrazom (HR) a zrkadlá s výstupnou väzbou (OC).

Optický izolátor (Optical Isolator): Zabraňuje poškodeniu lasera spätným svetlom.

5. Ovládanie a napájanie

Napájanie pohonu: Poskytujte stabilný prúd a modulačný signál.

Ovládací panel/softvér: Upravte parametre, ako je výkon, frekvencia, šírka impulzu atď.

III. Bežné chyby a nápady na údržbu

1. Žiadny výstup lasera alebo zníženie výkonu

Možné dôvody:

Starnutie alebo poškodenie laserovej diódy (všeobecná životnosť 20 000 – 50 000 hodín).

Porucha modulu spínača Q (porucha meniča AO-QS alebo posun kryštálu).

Porucha chladiaceho systému (teplota vody je príliš vysoká alebo prietok je nedostatočný).

Spôsob údržby:

Skontrolujte, či je prúd LD normálny (pozrite si technickú príručku).

Pomocou merača výkonu skontrolujte, či je svetlo pumpy normálne.

Skontrolujte signál pohonu spínača Q a v prípade potreby vymeňte AO/EO-QS.

2. Zhoršenie kvality lúča (nestabilita režimu, bodová deformácia)

Možné dôvody:

Znečistenie optických komponentov (špinavá šošovka a povrch kryštálov).

Vychýlenie rezonančnej dutiny (vibrácie spôsobujú posunutie šošovky).

Efekt kryštálovej tepelnej šošovky (tepelná deformácia spôsobená nedostatočným chladením).

Spôsob opravy:

Vyčistite optický komponent (použite bezvodý etanol + handričku bez prachu).

Prekalibrujte rezonančnú dutinu (vyžaduje profesionálne vybavenie, ako je laserový kolimátor He-Ne).

3. Posun vlnovej dĺžky alebo zníženie účinnosti zdvojnásobenia frekvencie

Možné dôvody:

Posun teploty kryštálu zdvojenia frekvencie (KTP/BBO) alebo posun uhla prispôsobenia fázy.

Posun vlnovej dĺžky čerpadla (zlyhanie regulácie teploty TEC).

Spôsob opravy:

Prekalibrujte uhol kryštálu (použite presný nastavovací rám).

Skontrolujte, či je regulácia teploty TEC stabilná (úprava parametrov PID).

4. Časté alarmy alebo automatické vypnutie

Možné dôvody:

Ochrana proti prehriatiu (porucha chladiaceho systému).

Preťaženie napájacieho zdroja (starnutie kondenzátora alebo skrat).

Kontrolná chyba softvéru (treba aktualizovať firmvér).

Spôsob opravy:

Skontrolujte prietok chladiacej vody a snímač teploty.

Zmerajte, či je výstupné napätie zdroja stabilné.

Ak chcete získať najnovší firmvér, kontaktujte výrobcu.

IV. Spôsoby dennej starostlivosti a údržby

1. Údržba optického systému

Týždenná kontrola:

Vyčistite výstupné zrkadlo a okienko Q-spínania bezvodým etanolom + bezprašným vatovým tampónom.

Skontrolujte, či je optická dráha posunutá (sledujte, či je svetelný bod vycentrovaný).

Každé 3 mesiace:

Skontrolujte, či kryštál na zdvojenie frekvencie (KTP/BBO) nie je poškodený alebo kontaminovaný.

Kalibrujte rezonančnú dutinu (v prípade potreby použite kolimovanú laserovú asistenciu).

2. Údržba chladiaceho systému

Mesačná kontrola:

Vymeňte deionizovanú vodu (aby sa zabránilo upchatiu potrubia vodným kameňom).

Vyčistite filter chladiča, aby ste zabezpečili dobrý odvod tepla.

Každých 6 mesiacov:

Skontrolujte, či je vodné čerpadlo normálne a zmerajte prietok (≥4 l/min.).

Kalibrujte snímač teploty (chyba <±0,5°C).

3. Údržba elektronického systému

Štvrťročná kontrola:

Zmerajte stabilitu výstupu napájacieho zdroja (kolísanie prúdu <1%).

Skontrolujte, či je uzemnenie dobré (zabráňte elektromagnetickému rušeniu).

Ročná údržba:

Vymeňte starnúce kondenzátory (najmä časť vysokonapäťového zdroja).

Zálohujte riadiace parametre, aby ste zabránili strate údajov