Oprava nlight vysoce výkonného vláknového laseru

nLIGHT je předním výrobcem vysoce výkonných vláknových laserů ve Spojených státech. Její produkty jsou známé svým vysokým jasem, vysokou spolehlivostí a modulární konstrukcí. Jsou široce používány v průmyslovém řezání / svařování, obraně, lékařství a dalších oborech. Mezi její základní technologie patří spojování vláken, čerpání polovodičů a inteligentní řídicí systémy.

2. Princip práce

1. Základní princip

Zdroj čerpadla: Více jednotrubkových polovodičových laserů (vlnová délka 915/976nm) je připojeno k vláknu se ziskem přes slučovač paprsků.

Médium zisku: Dvojitě plátované vlákno dopované ytterbiem (Yb³⁺), které převádí světlo pumpy na 1064nm laser.

Rezonanční dutina: FBG (vláknová Braggova mřížka) se používá k vytvoření celovláknové rezonanční struktury.

Ovládání výstupu: Pulzní/nepřetržitý výstup je dosažen pomocí AOM (akusticko-optický modulátor) nebo přímou elektrickou modulací.

2. Technické výhody

Zlepšení jasu: Patentovaná technologie COREFLAT™ společnosti nLIGHT zajišťuje lepší kvalitu paprsku (M²<1,1) než u tradičních vláknových laserů.

Elektrooptická účinnost: >40 %, výrazně snižuje spotřebu energie (ve srovnání s <15 % u CO₂ laserů).

3. Funkce produktu a typické aplikace

Laserová řada Vlastnosti Typické aplikace

alta® CW/QCW, 1-20kW Řezání tlustých plechů, svařování lodí

element™ Compact, 500W-6kW Precizní zpracování spotřební elektroniky

Pearl® Pulzní vláknový laser, energie pulzu <1mJ Řezání pólových nástavců lithiovou baterií, mikrovrtání

AFS (Defense Series) Zbraň s vysokým jasem s řízenou energií (DEW) Vojenský laserový systém

4. Mechanická a optická struktura

1. Základní komponenty

Součást Funkce Citlivost na poruchy

Modul polovodičového čerpadla Poskytuje světlo čerpadla, životnost asi 50 000 hodin

Gain vlákno Dvojitě opláštěné vlákno dopované ytterbiem, náchylné ke ztrátě ohybu

Kombinátor Kombinace světelného paprsku s více čerpadly, snadno stárnoucí při vysoké teplotě

Výstupní hlava QBH Průmyslové rozhraní, prach/hrboly mohou snadno způsobit zkreslení paprsku

Systém vodního chlazení Udržujte teplotní stabilitu ±0,1℃, zablokování může způsobit přehřátí

2. Typické schéma struktury

Kopie

[Zdroj čerpadla] → [Kombinátor] → [Zisk vlákna] → [FBG rezonátor] → [AOM modulace] → [QBH výstup]

↑ Systém řízení teploty↓ ↑ Systém vodního chlazení↓

V. Běžné závady a nápady na údržbu

1. Pokles výkonu nebo žádný výstup

Možné důvody:

Útlum modulu čerpadla (zkontrolujte křivku proud-výkon)

Zlom fúzního bodu vlákna (detekce OTDR)

Nedostatečný průtok chladicí kapaliny (zkontrolujte ucpání filtru)

Kroky údržby:

Pro zjištění ztráty každé sekce použijte měřič výkonu.

Vyměňte abnormální modul čerpadla (vyžaduje kalibraci výrobcem).

Vyčistěte nebo vyměňte filtr systému vodního chlazení.

2. Zhoršení kvality paprsku (zvýšení M²)

Možné důvody:

Kontaminace hlavy QBH (koncový povrch vyčištěný alkoholem)

Zisk poloměr ohybu vlákna <10 cm (přepojení)

Efekt tepelné čočky slučovače paprsku (vyžaduje vrácení výrobce)

Rychlá diagnostika:

Pomocí analyzátoru paprsku změřte bodový vzor.

VI. Opatření preventivní údržby

1. Denní údržba

Optické komponenty:

Každý týden čistěte výstupní hlavu QBH bezvodým etanolem + bezprašným hadříkem.

Vyhněte se malému poloměru ohybu optického vlákna (minimální poloměr > 15 cm).

Systém chlazení:

Každý měsíc kontrolujte vodivost chladicí kapaliny (měla by být <5μS/cm).

Filtr vyměňte každé čtvrtletí.

2. Provozní specifikace

Bezpečnostní práh:

Je zakázáno provozovat na více než 110 % jmenovitého výkonu.

Po náhlém výpadku napájení počkejte 5 minut před restartováním.

VII. Srovnání s konkurencí (nLIGHT vs IPG)

Indikátory nLIGHT alta® 12kW IPG YLS-12000

Elektrooptická účinnost 42 % 38 %

Kvalita paprsku M² 1,05 1,2

Náklady na údržbu Nízké (modulární konstrukce) Vysoké

Typická poruchovost <2 %/rok 3-5 %/rok

VIII. Shrnutí

Laser nLIGHT dosahuje vysoké spolehlivosti díky celovláknové konstrukci + inteligentnímu řízení teploty. Zaměření údržby je:

Pravidelně sledujte míru útlumu modulu čerpadla.

Chladicí systém přísně udržujte v čistotě.

Standardizujte provoz, abyste zabránili mechanickému poškození optického vlákna.

V případě selhání základní součásti (laseru) se doporučuje vyhledat profesionálního poskytovatele služeb údržby, který se s tím vypořádá