Reparación de láseres de estado sólido industriales Rofin

Los láseres de estado sólido de la serie SLS de Rofin (ahora Coherent) utilizan tecnología de láser de estado sólido bombeado por diodos (DPSSL) y se utilizan ampliamente en procesos industriales (como marcado, corte y soldadura) e investigación científica. Esta serie de láseres es conocida por su alta estabilidad, larga vida útil y excelente calidad de haz (M²), pero pueden fallar tras un uso prolongado, lo que afecta su rendimiento.

Este artículo presentará la estructura, fallas comunes, ideas de mantenimiento, mantenimiento diario y medidas preventivas de la serie SLS en detalle para ayudar a los usuarios a extender la vida útil del equipo y reducir el tiempo de inactividad.

2. Composición de la estructura del láser de la serie SLS

Los láseres de la serie SLS se componen principalmente de los siguientes módulos centrales:

1. Cabezal láser

Cristal láser: generalmente Nd:YAG o Nd:YVO₄, bombeado por un diodo láser.

Módulo Q-switch (Q-Switch):

Q-switch acústico-óptico (AO-QS): adecuado para altas tasas de repetición (nivel kHz).

Interruptor Q electroóptico (EO-QS): adecuado para pulsos de alta energía (como el micromaquinado).

Cristal duplicador de frecuencia (SHG/THG) (opcional):

KTP (luz verde de 532 nm) o BBO (luz ultravioleta de 355 nm) para conversión de longitud de onda.

2. Módulo de bomba de diodos

Matriz de diodos láser (LDA): proporciona luz de bombeo de 808 nm, que requiere control de temperatura TEC para mantener la estabilidad.

Sistema de control de temperatura (TEC): garantiza que el diodo funcione a la temperatura óptima (generalmente 20-25 °C).

3. Sistema de refrigeración

Refrigeración por agua (Chiller): Los modelos de alta potencia (como SLS 500+) requieren un enfriador externo para garantizar que la temperatura del cabezal láser sea estable.

Refrigeración por aire (Air Cooling): Los modelos de bajo consumo pueden utilizar refrigeración por aire forzado.

4. Sistema óptico (Entrega del haz)

Expansor de haz (Beam Expander): ajusta el diámetro del haz.

Espejos (Espejos HR/OC): Espejos de alta reflexión (HR) y espejos de acoplamiento de salida (OC).

Aislador óptico (Aislador óptico): evita que la luz de retorno dañe el láser.

5. Control y alimentación

Fuente de alimentación de accionamiento: proporciona corriente estable y señal de modulación.

Panel de control/software: Ajuste parámetros como potencia, frecuencia, ancho de pulso, etc.

III. Fallos comunes e ideas de mantenimiento

1. Sin salida de láser ni reducción de potencia.

Posibles razones:

Envejecimiento o daño del diodo láser (vida útil general de 20.000 a 50.000 horas).

Falla del módulo del conmutador Q (falla de la unidad AO-QS o desplazamiento del cristal).

Fallo del sistema de enfriamiento (la temperatura del agua es demasiado alta o el flujo es insuficiente).

Método de mantenimiento:

Compruebe si la corriente LD es normal (consulte el manual técnico).

Compruebe si la luz de la bomba está normal con un medidor de potencia.

Verifique la señal de accionamiento del interruptor Q y reemplace AO/EO-QS si es necesario.

2. Deterioro de la calidad del haz (inestabilidad del modo, deformación del punto)

Posibles razones:

Contaminación de componentes ópticos (lente y superficie del cristal sucias).

Desalineación de la cavidad resonante (la vibración provoca el desplazamiento de la lente).

Efecto de lente térmica cristalina (deformación térmica causada por un enfriamiento insuficiente).

Método de reparación:

Limpie el componente óptico (utilice etanol anhidro + un paño sin polvo).

Recalibrar la cavidad resonante (requiere equipo profesional como el colimador láser He-Ne).

3. Reducción de la eficiencia por desplazamiento de la longitud de onda o duplicación de la frecuencia

Posibles razones:

Desplazamiento de temperatura o desplazamiento del ángulo de coincidencia de fase del cristal duplicador de frecuencia (KTP/BBO).

Desplazamiento de la longitud de onda de la bomba (falla de control de temperatura TEC).

Método de reparación:

Recalibrar el ángulo del cristal (utilizar el marco de ajuste de precisión).

Verifique si el control de temperatura TEC es estable (ajuste del parámetro PID).

4. Alarmas frecuentes o apagado automático

Posibles razones:

Protección contra sobretemperatura (fallo del sistema de enfriamiento).

Sobrecarga de la fuente de alimentación (envejecimiento del condensador o cortocircuito).

Error en el software de control (es necesario actualizar el firmware).

Método de reparación:

Verifique el sensor de flujo y temperatura del agua de enfriamiento.

Mida si el voltaje de salida de la fuente de alimentación es estable.

Póngase en contacto con el fabricante para obtener el firmware más reciente.

IV. Métodos de cuidado y mantenimiento diarios

1. Mantenimiento del sistema óptico

Inspección semanal:

Limpie el espejo de salida y la ventana de conmutación Q con etanol anhidro + un hisopo de algodón sin polvo.

Compruebe si el recorrido óptico está desplazado (observe si el punto de luz está centrado).

Cada 3 meses:

Compruebe si el cristal duplicador de frecuencia (KTP/BBO) está dañado o contaminado.

Calibre la cavidad resonante (utilice la asistencia del láser colimado si es necesario).

2. Mantenimiento del sistema de refrigeración

Inspección mensual:

Reemplace el agua desionizada (para evitar que las incrustaciones obstruyan la tubería).

Limpie el filtro del enfriador para garantizar una buena disipación del calor.

Cada 6 meses:

Verifique si la bomba de agua está normal y mida el caudal (≥4 L/min).

Calibre el sensor de temperatura (error <±0,5°C).

3. Mantenimiento del sistema electrónico

Inspección trimestral:

Mida la estabilidad de salida de la fuente de alimentación (fluctuación de corriente <1%).

Compruebe si la conexión a tierra es buena (evite interferencias electromagnéticas).

Mantenimiento anual:

Reemplace los capacitores viejos (especialmente la parte de fuente de alimentación de alto voltaje).

Realice una copia de seguridad de los parámetros de control para evitar la pérdida de datos