Reparatur von Quasi-CW-UV-Lasern von Spectra Physics

Der quasikontinuierliche Laser (QCW) Vanguard One UV125 von Spectra Physics ist ein quasikontinuierlicher Ultraviolettlaser für die Präzisionsbearbeitung, der hohe Leistung mit hervorragender Strahlqualität vereint. Im Folgenden finden Sie eine Einführung in den Aufbau, häufige Fehler und Wartungsmaßnahmen:

1. Struktur

Laserresonanzhohlraum

Saatquelle: Normalerweise ein diodengepumpter Nd:YVO₄-Laserkristall, der Licht mit der Grundfrequenz von 1064 nm erzeugt.

Güteschaltmodul: Akustooptische Güteschaltung (AO-Q-Switch) oder elektrooptische Güteschaltung (EO-Q-Switch) zur Erzeugung kurzer Pulse.

Frequenzverdopplungsmodul: Wandelt 1064 nm durch einen KTP/LBO-Kristall in 532 nm (zweite Harmonische) und dann durch einen BBO-Kristall in 355 nm (dritte Harmonische, ultraviolette Ausgabe) um.

Pumpsystem

Laserdiodenarray: Liefert Pumpenergie für Nd:YVO₄-Kristalle, die eine präzise Temperaturregelung (TEC-Kühlung) erfordern.

UV-Erzeugung und -Leistung

Nichtlineare Kristallgruppe: Für die UV-Umwandlung wird ein BBO- oder CLBO-Kristall verwendet, der sauber und temperaturstabil gehalten werden muss.

Ausgangskopplungsspiegel: Zur Reduzierung des Energieverlusts wird eine UV-Antireflexbeschichtung aufgetragen.

Kühlsystem

Wasserkühlungs-/Luftkühlungsmodul: Sorgt für die Aufrechterhaltung der Temperaturstabilität von Laserkopf, Kristall und Diode (normalerweise ist eine Wassertemperaturgenauigkeit von ±0,1 °C erforderlich).

Steuerung und Stromversorgung

Hochspannungsstromversorgung: Antrieb des Güteschaltmoduls und der Pumpdiode.

Steuerungssystem: Einschließlich SPS oder eingebettetem Controller, zur Verwaltung von Leistung, Frequenz, Impulsbreite und anderen Parametern.

Schutz des optischen Pfads

Versiegelter Hohlraum: Mit Stickstoff oder trockener Luft gefüllt, um zu verhindern, dass UV-Licht eine Kontamination der optischen Komponenten verursacht (wie etwa Kristallzerfließen und Spiegeloxidation).

2. Häufige Störungen und mögliche Ursachen

Stromausfall oder keine Ausgabe

Kontamination optischer Komponenten: Beschädigung des UV-Kristalls (BBO) oder der Spiegelbeschichtung.

Q-Switching-Fehler: Anomalie des AO/EO-Q-Switch-Treibers oder Kristallversatz.

Alterung der Pumpdiode: Dämpfung der Ausgangsleistung oder Fehler bei der Temperaturregelung.

Verschlechterung der Strahlqualität (erhöhter Divergenzwinkel, anormaler Modus)

Fehlausrichtung des Resonanzhohlraums: Mechanische Vibrationen verursachen eine Linsenverschiebung.

Thermischer Linseneffekt des Kristalls: Unzureichende Kühlung oder übermäßige Leistung führen zu einer Verformung des Kristalls.

Reduzierte UV-Umwandlungseffizienz

Winkelversatz der Kristallphasenanpassung: Temperaturschwankung oder mechanische Lockerheit.

Unzureichende Leistung des Grundfrequenzlichts (1064 nm/532 nm): Problem der Frequenzvervielfachung vor der Stufe.

Systemalarm oder -abschaltung

Kühlungsfehler: Die Wassertemperatur ist zu hoch, der Durchfluss ist unzureichend oder der Sensor funktioniert nicht richtig.

Stromüberlastung: Kurzschluss des Hochspannungsmoduls oder Alterung des Kondensators.

Pulsinstabilität (Energieschwankungen, abnorme Wiederholungsfrequenz)

Störung des Q-Switch-Antriebssignals: schlechter Kabelkontakt oder Stromversorgungsrauschen.

Fehler der Steuerungssoftware: Fehler bei der Parametereinstellung oder Firmware-Fehler.

Instandhaltungsmaßnahmen

Regelmäßige optische Kontrolle

Reinigen Sie die Linse des externen Lichtwegs (verwenden Sie wasserfreies Ethanol und Linsenpapier) und prüfen Sie, ob die Oberfläche des UV-Kristalls beschädigt oder verunreinigt ist.

Hinweis: Vermeiden Sie den direkten Kontakt mit der optischen Beschichtung und UV-Kristalle (z. B. BBO) müssen feuchtigkeitsgeschützt gelagert werden.

Wartung des Kühlsystems

Wechseln Sie regelmäßig das deionisierte Wasser (um Kalkablagerungen vorzubeugen), prüfen Sie die Rohrleitung auf Lecks und reinigen Sie den Kühler von Staub.

Kalibrieren Sie den Temperatursensor, um die Reaktionsgeschwindigkeit des Kühlsystems sicherzustellen.

Überprüfung der Stromversorgung und der Schaltkreise

Überwachen Sie die Ausgangsstabilität der Hochspannungsversorgung und ersetzen Sie veraltete Kondensatoren oder Filterkomponenten.

Überprüfen Sie die Erdungsleitung, um elektromagnetische Störungen zu reduzieren.

Kalibrierung: Verwenden Sie ein Leistungsmessgerät und einen Strahlanalysator, um die Ausgangsleistung und den Spotmodus regelmäßig zu kalibrieren.

Optimieren Sie Q-Switching-Parameter (wie Impulsbreite und Wiederholungsfrequenz) mithilfe der Steuerungssoftware.

Umweltkontrolle

Sorgen Sie für eine konstante Temperatur und Luftfeuchtigkeit in der Arbeitsumgebung (empfohlene Temperatur 22 ± 2 °C, Luftfeuchtigkeit < 50 %).

Bei längeren Stillstandszeiten der Maschine empfiehlt es sich, den optischen Pfad mit Stickstoff zu füllen.

Störungserfassung und -prävention

Notieren Sie den Alarmcode und das Fehlerphänomen, um eine schnelle Problemlokalisierung zu ermöglichen (die Software von Spectra Physics stellt beispielsweise normalerweise Fehlerprotokolle bereit).

IV. Vorsichtsmaßnahmen

Sicherheitsschutz: Ultraviolettlaser (355 nm) ist schädlich für Haut und Augen und während des Betriebs müssen spezielle Schutzbrillen getragen werden.

Professionelle Wartung: Die Kristallausrichtung und die Fehlerbehebung des Resonanzhohlraums müssen vom Hersteller oder zertifizierten Technikern durchgeführt werden, um eine Selbstdemontage zu vermeiden.

Ersatzteilmanagement: Bewahren Sie gefährdete Teile (wie O-Ringe, Pumpdioden, Q-Switch-Kristalle) auf.

Wenn Sie weiteren technischen Support benötigen, empfehlen wir Ihnen, sich an unser technisches Team zu wenden und die Seriennummer des Lasers sowie Fehlerdetails anzugeben, um gezielte Lösungen zu erhalten.