Ремонт промислового твердотільного лазера Rofin

Твердотільні лазери Rofin (нині Coherent) серії SLS використовують технологію твердотільного лазера з діодним накачуванням (DPSSL) і широко використовуються в промисловій обробці (наприклад, маркування, різання, зварювання) і наукових дослідженнях. Ця серія лазерів відома своєю високою стабільністю, тривалим терміном служби та відмінною якістю променя (M²), але вони можуть вийти з ладу після тривалого використання, що вплине на продуктивність.

Ця стаття детально ознайомить із структурою, поширеними несправностями, ідеями щодо обслуговування, щоденним обслуговуванням і профілактичними заходами серії SLS, щоб допомогти користувачам продовжити термін служби обладнання та скоротити час простою.

2. Лазерна структура серії SLS

Лазери серії SLS в основному складаються з таких основних модулів:

1. Лазерна головка

Лазерний кристал: зазвичай Nd:YAG або Nd:YVO₄, накачується лазерним діодом.

Модуль Q-перемикача (Q-Switch):

Акустооптичний Q-перемикач (AO-QS): підходить для високої частоти повторення (рівень кГц).

Електрооптичний Q-перемикач (EO-QS): підходить для високоенергетичних імпульсів (таких як мікрообробка).

Кристал подвоєння частоти (SHG/THG) (опціонально):

KTP (зелене світло 532 нм) або BBO (УФ-світло 355 нм) для перетворення довжини хвилі.

2. Діодний насосний модуль

Матриця лазерних діодів (LDA): забезпечує світло накачування з довжиною довжини 808 нм, що потребує контролю температури TEC для підтримки стабільності.

Система контролю температури (TEC): забезпечує роботу діода при оптимальній температурі (зазвичай 20-25°C).

3. Система охолодження

Водяне охолодження (охолоджувач): моделі високої потужності (такі як SLS 500+) вимагають зовнішнього охолоджувача, щоб забезпечити стабільну температуру лазерної головки.

Повітряне охолодження (повітряне охолодження): моделі з низькою потужністю можуть використовувати примусове повітряне охолодження.

4. Оптична система (Beam Delivery)

Розширювач променя (Beam Expander): відрегулюйте діаметр променя.

Дзеркала (Дзеркала HR/OC): дзеркала з високим відбиттям (HR) і дзеркала з вихідним сполученням (OC).

Оптичний ізолятор (Optical Isolator): запобігає пошкодженню лазера зворотним світлом.

5. Контроль і живлення

Джерело живлення приводу: забезпечує стабільний струм і сигнал модуляції.

Панель керування/програмне забезпечення: налаштуйте такі параметри, як потужність, частота, ширина імпульсу тощо.

III. Поширені несправності та ідеї щодо обслуговування

1. Немає лазерного виходу або зниження потужності

Можливі причини:

Старіння або пошкодження лазерного діода (загальний термін служби 20 000-50 000 годин).

Помилка модуля перемикання Q (збій приводу AO-QS або зсув кристала).

Збій системи охолодження (надто висока температура води або недостатній потік).

Спосіб обслуговування:

Перевірте, чи відповідає струм LD (див. технічну інструкцію).

Перевірте за допомогою вимірювача потужності світло насоса.

Перевірте сигнал приводу перемикача Q і, якщо необхідно, замініть AO/EO-QS.

2. Погіршення якості променя (нестабільність моди, точкова деформація)

Можливі причини:

Забруднення оптичних компонентів (брудні лінзи та поверхня кристала).

Зміщення резонансної порожнини (вібрація викликає зміщення кришталика).

Ефект кристалічної термолінзи (теплова деформація, викликана недостатнім охолодженням).

Спосіб ремонту:

Очистіть оптичний компонент (використовуйте безводний етанол + тканину без пилу).

Повторно відкалібруйте резонансну порожнину (потрібне професійне обладнання, наприклад He-Ne лазерний коліматор).

3. Зменшення ефективності зсуву довжини хвилі або подвоєння частоти

Можливі причини:

Температурний дрейф кристала подвоєння частоти (KTP/BBO) або зсув кута узгодження фази.

Зрушення довжини хвилі насоса (збій контролю температури ТЕС).

Спосіб ремонту:

Повторно відкалібруйте кут кристала (використовуйте рамку точного налаштування).

Перевірте, чи стабільний контроль температури ТЕС (регулювання параметрів ПІД).

4. Часті сигнали тривоги або автоматичне відключення

Можливі причини:

Захист від перегріву (відмова системи охолодження).

Перевантаження джерела живлення (старіння конденсатора або коротке замикання).

Контроль програмної помилки (потрібно оновити прошивку).

Спосіб ремонту:

Перевірте подачу охолоджувальної води та датчик температури.

Виміряйте, чи стабільна вихідна напруга джерела живлення.

Зверніться до виробника, щоб отримати останню версію мікропрограми.

IV. Методи щоденного догляду та догляду

1. Обслуговування оптичної системи

Щотижневий огляд:

Очистіть вихідне дзеркало та вікно Q-перемикання безводним етанолом + ватним тампоном без пилу.

Перевірте, чи оптичний шлях зміщений (спостерігайте, чи світлова пляма знаходиться в центрі).

Кожні 3 місяці:

Перевірте, чи кристал подвоєння частоти (KTP/BBO) не пошкоджений або забруднений.

Відкалібруйте резонансну порожнину (за необхідності скористайтеся колімованим лазером).

2. Обслуговування системи охолодження

Щомісячна перевірка:

Замініть деіонізовану воду (щоб запобігти засміченню трубопроводу накипом).

Очистіть фільтр холодильної машини, щоб забезпечити хороше розсіювання тепла.

Кожні 6 місяців:

Перевірте, чи справний водяний насос, і виміряйте швидкість потоку (≥4 л/хв).

Відкалібруйте датчик температури (похибка <±0,5°C).

3. Обслуговування електронної системи

Щоквартальна перевірка:

Виміряйте вихідну стабільність джерела живлення (коливання струму <1%).

Перевірте правильність заземлення (уникайте електромагнітних перешкод).

Щорічне обслуговування:

Замініть старі конденсатори (особливо високовольтну частину джерела живлення).

Зробіть резервну копію контрольних параметрів, щоб запобігти втраті даних