sửa chữa laser sợi quang công suất cao nlight

nLIGHT là nhà sản xuất laser sợi quang công suất cao hàng đầu tại Hoa Kỳ. Sản phẩm của công ty được biết đến với độ sáng cao, độ tin cậy cao và thiết kế mô-đun. Chúng được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực cắt/hàn công nghiệp, quốc phòng, y tế và các lĩnh vực khác. Các công nghệ cốt lõi của công ty bao gồm ghép nối sợi quang, bơm bán dẫn và hệ thống điều khiển thông minh.

2. Nguyên lý hoạt động

1. Nguyên tắc cốt lõi

Nguồn bơm: Nhiều laser bán dẫn ống đơn (bước sóng 915/976nm) được ghép vào sợi quang khuếch đại thông qua bộ kết hợp chùm tia.

Môi trường khuếch đại: Sợi quang bọc đôi pha tạp Ytterbium (Yb³⁺), chuyển đổi ánh sáng bơm thành tia laser 1064nm.

Khoang cộng hưởng: FBG (mạng Bragg sợi) được sử dụng để tạo thành cấu trúc cộng hưởng toàn sợi.

Kiểm soát đầu ra: Đầu ra xung/liên tục đạt được thông qua AOM (bộ điều chế quang âm) hoặc điều chế điện trực tiếp.

2. Ưu điểm kỹ thuật

Cải thiện độ sáng: Công nghệ COREFLAT™ được cấp bằng sáng chế của nLIGHT giúp chất lượng chùm tia (M²<1.1) tốt hơn so với laser sợi quang truyền thống.

Hiệu suất quang điện: >40%, giúp giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng (so với <15% của laser CO₂).

3. Chức năng sản phẩm và ứng dụng điển hình

Dòng laser Tính năng Ứng dụng tiêu biểu

alta® CW/QCW, cắt tấm dày 1-20kW, hàn tàu

element™ Nhỏ gọn, 500W-6kW Xử lý chính xác các thiết bị điện tử tiêu dùng

pearl® Laser sợi xung, năng lượng xung <1mJ Cắt cực pin lithium, khoan siêu nhỏ

AFS (Dòng phòng thủ) Vũ khí năng lượng định hướng độ sáng cao (DEW) Hệ thống laser quân sự

4. Cấu trúc cơ học và quang học

1. Các thành phần cốt lõi

Thành phần Chức năng Độ nhạy lỗi

Mô-đun bơm bán dẫn Cung cấp đèn bơm, tuổi thọ khoảng 50.000 giờ

Sợi tăng cường Sợi bọc đôi pha tạp Ytterbium, dễ bị mất độ uốn

Bộ kết hợp chùm sáng đa bơm, dễ lão hóa ở nhiệt độ cao

Đầu ra QBH Giao diện công nghiệp, bụi/va chạm có thể dễ dàng gây ra hiện tượng méo chùm tia

Hệ thống làm mát bằng nước Duy trì nhiệt độ ổn định ±0,1℃, tắc nghẽn có thể gây quá nhiệt

2. Sơ đồ cấu trúc điển hình

Sao chép

[Nguồn bơm] → [Bộ kết hợp] → [Sợi tăng] → [Bộ cộng hưởng FBG] → [Điều chế AOM] → [Đầu ra QBH]

↑ Hệ thống kiểm soát nhiệt độ↓ ↑ Hệ thống làm mát bằng nước↓

V. Các lỗi thường gặp và ý tưởng bảo trì

1. Mất điện hoặc không có điện ra

Những lý do có thể:

Suy giảm mô-đun bơm (kiểm tra đường cong dòng điện-công suất)

Điểm đứt gãy của sợi quang (phát hiện OTDR)

Lưu lượng chất làm mát không đủ (kiểm tra tắc nghẽn bộ lọc)

Các bước bảo trì:

Sử dụng đồng hồ đo công suất để phát hiện sự mất mát của từng phần.

Thay thế mô-đun bơm bất thường (yêu cầu hiệu chuẩn của nhà sản xuất).

Vệ sinh hoặc thay bộ lọc hệ thống làm mát bằng nước.

2. Chất lượng chùm tia giảm (tăng M²)

Những lý do có thể:

Đầu QBH bị nhiễm bẩn (mặt cuối sạch bằng cồn)

Tăng bán kính uốn sợi <10cm (đấu lại dây)

Hiệu ứng thấu kính nhiệt của bộ kết hợp chùm tia (yêu cầu trả lại nhà sản xuất)

Chẩn đoán nhanh:

Sử dụng máy phân tích chùm tia để đo mẫu điểm.

VI. Các biện pháp bảo trì phòng ngừa

1. Bảo trì hàng ngày

Linh kiện quang học:

Vệ sinh đầu ra QBH bằng cồn khan + vải không bụi mỗi tuần.

Tránh uốn cong sợi quang ở bán kính nhỏ (bán kính tối thiểu > 15cm).

Hệ thống làm mát:

Kiểm tra độ dẫn điện của chất làm mát hàng tháng (phải <5μS/cm).

Thay bộ lọc sau mỗi quý.

2. Thông số kỹ thuật hoạt động

Ngưỡng an toàn:

Không được phép vận hành ở mức công suất vượt quá 110% công suất định mức.

Chờ 5 phút trước khi khởi động lại sau khi mất điện đột ngột.

VII. So sánh với các đối thủ cạnh tranh (nLIGHT vs IPG)

Đèn báo nLIGHT alta® 12kW IPG YLS-12000

Hiệu suất quang điện 42% 38%

Chất lượng chùm tia M² 1.05 1.2

Chi phí bảo trì Thấp (thiết kế mô-đun) Cao

Tỷ lệ hỏng hóc điển hình <2%/năm 3-5%/năm

VIII. Bản tóm tắt

Laser nLIGHT đạt được độ tin cậy cao thông qua thiết kế toàn sợi + kiểm soát nhiệt độ thông minh. Trọng tâm bảo trì là:

Thường xuyên theo dõi tốc độ suy giảm của mô-đun bơm.

Giữ hệ thống làm mát sạch sẽ.

Chuẩn hóa hoạt động để tránh hư hỏng do ứng suất cơ học đối với sợi quang.

Đối với lỗi thành phần cốt lõi (laser), bạn nên tìm một nhà cung cấp dịch vụ bảo trì chuyên nghiệp để xử lý.