Riparazione laser UV quasi-CW di Spectra Physics

Laser quasi continuo (QCW) di Spectra Physics Vanguard One UV125 è un laser ultravioletto quasi continuo per lavorazioni di precisione, che combina elevata potenza in uscita e qualità del fascio eccellente. Di seguito è riportata un'introduzione alla sua struttura, ai guasti comuni e alle misure di manutenzione:

1. Struttura

Cavità risonante laser

Sorgente di origine: solitamente un cristallo laser Nd:YVO₄ pompato a diodo che produce luce con frequenza fondamentale di 1064 nm.

Modulo Q-switching: Q-switching acusto-ottico (AO-Q switch) o Q-switching elettro-ottico (EO-Q switch) per la generazione di impulsi brevi.

Modulo di raddoppio della frequenza: converte 1064 nm in 532 nm (seconda armonica) tramite cristallo KTP/LBO e quindi in 355 nm (terza armonica, uscita ultravioletta) tramite cristallo BBO.

Sistema di pompaggio

Matrice di diodi laser: fornisce energia di pompaggio per il cristallo Nd:YVO₄, che richiede un controllo preciso della temperatura (raffreddamento TEC).

Generazione e uscita UV

Gruppo cristallino non lineare: per la conversione UV si utilizza il cristallo BBO o CLBO, che deve essere mantenuto pulito e a temperatura stabile.

Specchio di accoppiamento di uscita: viene applicato un rivestimento antiriflesso UV per ridurre la perdita di energia.

Sistema di raffreddamento

Modulo di raffreddamento ad acqua/aria: mantiene la stabilità della temperatura della testina laser, del cristallo e del diodo (solitamente richiede una precisione della temperatura dell'acqua di ±0,1℃).

Controllo e alimentazione

Alimentazione ad alta tensione: azionamento del modulo Q-switching e del diodo di pompaggio.

Sistema di controllo: include PLC o controller incorporato, gestisce potenza, frequenza, larghezza di impulso e altri parametri.

Protezione del percorso ottico

Cavità sigillata: riempita con azoto o aria secca per evitare che la luce UV provochi la contaminazione dei componenti ottici (come la deliquescenza dei cristalli e l'ossidazione degli specchi).

2. Guasti comuni e possibili cause

Caduta di potenza o nessuna uscita

Contaminazione dei componenti ottici: danni al cristallo UV (BBO) o al rivestimento dello specchio.

Guasto Q-switching: anomalia nel comando dello switch AO/EO-Q o offset del cristallo.

Invecchiamento del diodo della pompa: attenuazione della potenza di uscita o guasto del controllo della temperatura.

Deterioramento della qualità del fascio (aumento dell'angolo di divergenza, modalità anomala)

Disallineamento della cavità risonante: la vibrazione meccanica causa lo spostamento della lente.

Effetto lente termica del cristallo: un raffreddamento insufficiente o una potenza eccessiva causano la deformazione del cristallo.

Efficienza di conversione UV ridotta

Spostamento dell'angolo di adattamento della fase cristallina: fluttuazione della temperatura o allentamento meccanico.

Potenza insufficiente della luce a frequenza fondamentale (1064 nm/532 nm): problema di moltiplicazione della frequenza pre-stadio.

Allarme o spegnimento del sistema

Guasto al raffreddamento: temperatura dell'acqua troppo alta, flusso insufficiente o sensore anomalo.

Sovraccarico di potenza: cortocircuito del modulo ad alta tensione o invecchiamento del condensatore.

Instabilità dell'impulso (fluttuazione di energia, frequenza di ripetizione anomala)

Interferenza del segnale di azionamento dell'interruttore Q: scarso contatto del cavo o rumore dell'alimentatore.

Errore del software di controllo: errore di impostazione dei parametri o bug del firmware.

III. Misure di manutenzione

Ispezione ottica regolare

Pulire la lente del percorso ottico esterno (utilizzare etanolo anidro e carta per lenti) e verificare che la superficie del cristallo UV non sia danneggiata o contaminata.

Nota: evitare il contatto diretto con il rivestimento ottico e i cristalli UV (come il BBO) devono essere conservati in un luogo a prova di umidità.

Manutenzione del sistema di raffreddamento

Sostituire regolarmente l'acqua deionizzata (per prevenire la formazione di calcare), controllare eventuali perdite nelle tubazioni e pulire la polvere dal radiatore.

Calibrare il sensore di temperatura per garantire la velocità di risposta del sistema di raffreddamento.

Ispezione dell'alimentazione e del circuito

Monitorare la stabilità di uscita dell'alimentatore ad alta tensione e sostituire i condensatori o i componenti del filtro obsoleti.

Controllare la linea di messa a terra per ridurre le interferenze elettromagnetiche.

Calibrazione e utilizzo di un misuratore di potenza e di un analizzatore di fascio per calibrare regolarmente la potenza di uscita e la modalità spot.

Ottimizzare i parametri Q-switching (come la larghezza degli impulsi e la frequenza di ripetizione) tramite software di controllo.

Controllo ambientale

Mantenere una temperatura e un'umidità costanti nell'ambiente di lavoro (temperatura consigliata 22±2℃, umidità <50%).

Se la macchina rimane ferma per un lungo periodo, si consiglia di riempire il percorso ottico con azoto.

Registrazione e prevenzione dei guasti

Registrare il codice di allarme e il fenomeno di errore per facilitare la rapida individuazione del problema (ad esempio, il software Spectra Physics solitamente fornisce registri degli errori).

IV. Precauzioni

Protezione di sicurezza: il laser ultravioletto (355 nm) è dannoso per la pelle e gli occhi. Durante il funzionamento è necessario indossare speciali occhiali protettivi.

Manutenzione professionale: l'allineamento del cristallo e la pulizia della cavità risonante devono essere eseguiti dal produttore o da tecnici certificati per evitare lo smontaggio automatico.

Gestione dei pezzi di ricambio: riservare le parti vulnerabili (come O-ring, diodi di pompaggio, cristalli Q-switch).

Se è necessaria ulteriore assistenza tecnica, si consiglia di contattare il nostro team tecnico e di fornire il numero di serie del laser e i dettagli del guasto per ottenere soluzioni mirate.