Réparation de laser à semi-conducteurs industriel Rofin

Les lasers à solide de la série SLS de Rofin (désormais Coherent) utilisent la technologie DPSSL (diode pumped solid state laser) et sont largement utilisés dans les procédés industriels (marquage, découpe, soudage) et la recherche scientifique. Cette série de lasers est réputée pour sa stabilité exceptionnelle, sa longue durée de vie et son excellente qualité de faisceau (M²), mais une utilisation prolongée peut entraîner des défaillances, ce qui affecte les performances.

Cet article présentera en détail la structure, les défauts courants, les idées de maintenance, la maintenance quotidienne et les mesures préventives de la série SLS pour aider les utilisateurs à prolonger la durée de vie de l'équipement et à réduire les temps d'arrêt.

2. Composition de la structure du laser de la série SLS

Les lasers de la série SLS sont principalement composés des modules de base suivants :

1. Tête laser

Cristal laser : généralement Nd:YAG ou Nd:YVO₄, pompé par une diode laser.

Module Q-switch (Q-Switch) :

Q-switch acousto-optique (AO-QS) : adapté aux taux de répétition élevés (niveau kHz).

Q-switch électro-optique (EO-QS) : adapté aux impulsions à haute énergie (comme le micro-usinage).

Cristal de doublage de fréquence (SHG/THG) (facultatif) :

KTP (lumière verte 532 nm) ou BBO (lumière UV 355 nm) pour la conversion de longueur d'onde.

2. Module de pompe à diodes

Réseau de diodes laser (LDA) : fournit une lumière de pompage de 808 nm, qui nécessite un contrôle de la température TEC pour maintenir la stabilité.

Système de contrôle de température (TEC) : garantit que la diode fonctionne à la température optimale (généralement 20-25°C).

3. Système de refroidissement

Refroidissement par eau (refroidisseur) : les modèles haute puissance (tels que le SLS 500+) nécessitent un refroidisseur externe pour garantir la stabilité de la température de la tête laser.

Refroidissement par air (Air Cooling) : les modèles à faible puissance peuvent utiliser un refroidissement par air forcé.

4. Système optique (distribution du faisceau)

Extenseur de faisceau (Beam Expander) : Réglez le diamètre du faisceau.

Miroirs (miroirs HR/OC) : miroirs à haute réflexion (HR) et miroirs à couplage de sortie (OC).

Isolateur optique (Optical Isolator) : Empêche la lumière de retour d'endommager le laser.

5. Contrôle et alimentation électrique

Alimentation du variateur : Fournit un courant stable et un signal de modulation.

Panneau de contrôle/logiciel : Réglez les paramètres tels que la puissance, la fréquence, la largeur d'impulsion, etc.

III. Défauts courants et conseils de maintenance

1. Aucune sortie laser ni réduction de puissance

Raisons possibles :

Vieillissement ou endommagement de la diode laser (durée de vie générale de 20 000 à 50 000 heures).

Défaillance du module de commutation Q (défaillance du lecteur AO-QS ou décalage du cristal).

Panne du système de refroidissement (température de l'eau trop élevée ou débit insuffisant).

Méthode d'entretien :

Vérifiez si le courant LD est normal (se référer au manuel technique).

Vérifiez si le voyant de la pompe est normal avec un wattmètre.

Vérifiez le signal d'entraînement du commutateur Q et remplacez AO/EO-QS si nécessaire.

2. Détérioration de la qualité du faisceau (instabilité du mode, déformation ponctuelle)

Raisons possibles :

Contamination des composants optiques (lentille et surface du cristal sales).

Désalignement de la cavité résonante (les vibrations provoquent un déplacement de la lentille).

Effet de lentille thermique cristalline (déformation thermique causée par un refroidissement insuffisant).

Méthode de réparation :

Nettoyer le composant optique (utiliser de l'éthanol anhydre + un chiffon sans poussière).

Recalibrer la cavité résonante (nécessite un équipement professionnel tel qu'un collimateur laser He-Ne).

3. Réduction de l'efficacité du décalage de longueur d'onde ou du doublement de fréquence

Raisons possibles :

Dérive de température ou décalage d'angle d'adaptation de phase du cristal à doublement de fréquence (KTP/BBO).

Décalage de la longueur d'onde de la pompe (défaillance du contrôle de la température du TEC).

Méthode de réparation :

Recalibrer l'angle du cristal (utiliser un cadre de réglage de précision).

Vérifiez si le contrôle de la température TEC est stable (réglage des paramètres PID).

4. Alarmes fréquentes ou arrêt automatique

Raisons possibles :

Protection contre la surchauffe (défaillance du système de refroidissement).

Surcharge de l'alimentation (vieillissement du condensateur ou court-circuit).

Bug du logiciel de contrôle (nécessité de mettre à jour le firmware).

Méthode de réparation :

Vérifiez le débit d'eau de refroidissement et le capteur de température.

Mesurez si la tension de sortie de l'alimentation est stable.

Contactez le fabricant pour obtenir le dernier firmware.

IV. Méthodes d'entretien et de maintenance quotidiennes

1. Maintenance du système optique

Inspection hebdomadaire :

Nettoyez le miroir de sortie et la fenêtre de commutation Q avec de l'éthanol anhydre + un coton-tige sans poussière.

Vérifiez si le chemin optique est décalé (observez si le point lumineux est centré).

Tous les 3 mois :

Vérifiez si le cristal de doublage de fréquence (KTP/BBO) est endommagé ou contaminé.

Calibrer la cavité résonante (utiliser l'assistance d'un laser collimaté si nécessaire).

2. Entretien du système de refroidissement

Inspection mensuelle :

Remplacez l’eau déionisée (pour éviter que le tartre n’obstrue la canalisation).

Nettoyez le filtre du refroidisseur pour assurer une bonne dissipation de la chaleur.

Tous les 6 mois :

Vérifiez si la pompe à eau est normale et mesurez le débit (≥ 4 L/min).

Calibrer le capteur de température (erreur <±0,5°C).

3. Maintenance du système électronique

Inspection trimestrielle :

Mesurer la stabilité de la sortie de l'alimentation (fluctuation de courant < 1 %).

Vérifiez si la mise à la terre est bonne (évitez les interférences électromagnétiques).

Entretien annuel :

Remplacer les condensateurs vieillissants (en particulier la partie alimentation haute tension).

Sauvegardez les paramètres de contrôle pour éviter la perte de données