תיקון לייזר Rofin Industrial Solid State

הלייזרים למצב מוצק מסדרת ה-SLS של Rofin (כיום של Coherent) משתמשים בטכנולוגיית לייזר מוצק (DPSSL) עם דיודה ונמצאים בשימוש נרחב בעיבוד תעשייתי (כגון סימון, חיתוך, ריתוך) ומחקר מדעי. סדרת לייזרים זו ידועה ביציבות הגבוהה ביותר, אורך החיים הארוך שלה ואיכות הקרן המצוינת (M²), אך הם עלולים להיכשל לאחר שימוש ארוך טווח, מה שמשפיע על הביצועים.

מאמר זה יציג בפירוט את המבנה, תקלות נפוצות, רעיונות תחזוקה, תחזוקה יומיומית ואמצעי מניעה של סדרת SLS כדי לעזור למשתמשים להאריך את חיי הציוד ולהפחית את זמן ההשבתה.

2. הרכב מבנה לייזר מסדרת SLS

הלייזרים מסדרת SLS מורכבים בעיקר ממודולי הליבה הבאים:

1. ראש לייזר

גביש לייזר: בדרך כלל Nd:YAG או Nd:YVO₄, נשאב על ידי דיודת לייזר.

מודול Q-switch (Q-Switch):

מתג Q אקוסטו-אופטי (AO-QS): מתאים לשיעורי חזרות גבוהים (רמת קילו-הרץ).

מתג Q אלקטרו-אופטי (EO-QS): מתאים לפולסים עתירי אנרגיה (כגון מיקרו-עיבוד).

גביש הכפלת תדר (SHG/THG) (אופציונלי):

KTP (532nm אור ירוק) או BBO (355nm אור UV) להמרת אורך גל.

2. מודול משאבת דיודה

מערך דיודות לייזר (LDA): מספק אור משאבה 808nm, הדורש בקרת טמפרטורה של TEC כדי לשמור על יציבות.

מערכת בקרת טמפרטורה (TEC): מבטיחה שהדיודה פועלת בטמפרטורה האופטימלית (בדרך כלל 20-25 מעלות צלזיוס).

3. מערכת קירור

קירור מים (צ'ילר): דגמי הספק גבוה (כגון SLS 500+) דורשים צ'ילר חיצוני כדי להבטיח שהטמפרטורה של ראש הלייזר יציבה.

קירור אוויר (קירור אוויר): דגמי הספק נמוך עשויים להשתמש בקירור אוויר מאולץ.

4. מערכת אופטית (משלוח קרן)

מרחיב קרן (Beam Expander): התאם את קוטר הקרן.

מראות (HR/OC Mirrors): מראות השתקפות גבוהה (HR) ומראות צימוד פלט (OC).

מבודד אופטי (Optical Isolator): מונע מאור חוזר לפגוע בלייזר.

5. בקרה ואספקת חשמל

ספק כוח כונן: מספק זרם יציב ואות אפנון.

לוח בקרה/תוכנה: התאם פרמטרים כמו הספק, תדר, רוחב פולסים וכו'.

III. תקלות נפוצות ורעיונות תחזוקה

1. אין פלט לייזר או הפחתת הספק

סיבות אפשריות:

הזדקנות או נזק של דיודות לייזר (אורך חיים כללי 20,000-50,000 שעות).

כשל במודול מתג Q (כשל בכונן AO-QS או היסט גביש).

כשל במערכת הקירור (טמפרטורת המים גבוהה מדי או הזרימה אינה מספקת).

שיטת תחזוקה:

בדוק אם זרם ה-LD תקין (עיין במדריך הטכני).

בדוק אם נורית המשאבה תקינה עם מד כוח.

בדוק את אות ההנעה של מתג Q והחלף את AO/EO-QS במידת הצורך.

2. הידרדרות באיכות האלומה (אי יציבות מצב, דפורמציה נקודתית)

סיבות אפשריות:

זיהום רכיב אופטי (עדשה מלוכלכת ומשטח קריסטל).

אי יישור חלל תהודה (רעידות גורמות לתזוזה של העדשה).

אפקט עדשה תרמית קריסטלית (דפורמציה תרמית הנגרמת מקירור לא מספיק).

שיטת תיקון:

נקו את הרכיב האופטי (השתמש באתנול נטול מים + מטלית נטולת אבק).

כיול מחדש את חלל התהודה (דורש ציוד מקצועי כגון קולימטור לייזר He-Ne).

3. הסטת אורך גל או הפחתת יעילות הכפלת תדר

סיבות אפשריות:

הסחף טמפרטורת גביש (KTP/BBO) להכפלת תדר או שינוי זווית התאמת פאזה.

שינוי אורך גל המשאבה (כשל בקרת טמפרטורה של TEC).

שיטת תיקון:

כייל מחדש את זווית הגביש (השתמש במסגרת התאמה מדויקת).

בדוק אם בקרת הטמפרטורה של TEC יציבה (התאמת פרמטר PID).

4. אזעקות תכופות או כיבוי אוטומטי

סיבות אפשריות:

הגנה מפני טמפרטורת יתר (כשל במערכת הקירור).

עומס יתר של אספקת החשמל (הזדקנות הקבל או קצר חשמלי).

בקרת באג בתוכנה (צריך לשדרג קושחה).

שיטת תיקון:

בדוק את זרימת מי הקירור ואת חיישן הטמפרטורה.

מדוד אם מתח המוצא של ספק הכוח יציב.

פנה ליצרן כדי לקבל את הקושחה העדכנית ביותר.

IV. שיטות טיפול ותחזוקה יומיומיות

1. תחזוקת מערכת אופטית

בדיקה שבועית:

נקה את מראת הפלט וחלון מתג Q עם אתנול נטול מים + צמר גפן ללא אבק.

בדוק אם הנתיב האופטי מוסט (שים לב אם נקודת האור מרוכזת).

כל 3 חודשים:

בדוק אם גביש הכפלת התדר (KTP/BBO) פגום או מזוהם.

כייל את חלל התהודה (השתמש בסיוע לייזר קולימטיבי במידת הצורך).

2. תחזוקת מערכת הקירור

בדיקה חודשית:

החלף מים דה-יונים (כדי למנוע סתימת אבנית בצנרת).

נקה את מסנן הצ'ילר כדי להבטיח פיזור חום טוב.

כל 6 חודשים:

בדוק אם משאבת המים תקינה ומדוד את קצב הזרימה (≥4 ליטר/דקה).

כייל את חיישן הטמפרטורה (שגיאה <±0.5°C).

3. תחזוקת מערכת אלקטרונית

בדיקה רבעונית:

מדוד את יציבות הפלט של ספק הכוח (תנודת זרם <1%).

בדוק אם ההארקה טובה (הימנע מהפרעות אלקטרומגנטיות).

תחזוקה שנתית:

החלף קבלים מזדקנים (במיוחד חלק אספקת החשמל במתח גבוה).

גיבוי פרמטרי בקרה כדי למנוע אובדן נתונים