Riparazione laser allo stato solido industriale Rofin

I laser a stato solido della serie SLS di Rofin (ora Coherent) utilizzano la tecnologia laser a stato solido pompato a diodi (DPSSL) e sono ampiamente utilizzati nella lavorazione industriale (come marcatura, taglio, saldatura) e nella ricerca scientifica. Questa serie di laser è nota per la sua massima stabilità, lunga durata ed eccellente qualità del fascio (M²), ma potrebbero guastarsi dopo un uso prolungato, influenzando le prestazioni.

In questo articolo verranno illustrati in dettaglio la struttura, i guasti comuni, le idee di manutenzione, la manutenzione giornaliera e le misure preventive della serie SLS per aiutare gli utenti a prolungare la durata delle apparecchiature e ridurre i tempi di fermo.

2. Composizione della struttura laser della serie SLS

I laser della serie SLS sono composti principalmente dai seguenti moduli principali:

1. Testa laser

Cristallo laser: solitamente Nd:YAG o Nd:YVO₄, pompato da un diodo laser.

Modulo Q-switch (Q-Switch):

Q-switch acusto-ottico (AO-QS): adatto per elevate frequenze di ripetizione (livello kHz).

Q-switch elettro-ottico (EO-QS): adatto per impulsi ad alta energia (come la microlavorazione).

Cristallo a raddoppio di frequenza (SHG/THG) (facoltativo):

KTP (luce verde a 532 nm) o BBO (luce UV a 355 nm) per la conversione della lunghezza d'onda.

2. Modulo pompa a diodo

Array di diodi laser (LDA): fornisce luce di pompaggio da 808 nm, che richiede il controllo della temperatura TEC per mantenerne la stabilità.

Sistema di controllo della temperatura (TEC): garantisce che il diodo funzioni alla temperatura ottimale (solitamente 20-25°C).

3. Sistema di raffreddamento

Raffreddamento ad acqua (refrigeratore): i modelli ad alta potenza (come SLS 500+) richiedono un refrigeratore esterno per garantire la stabilità della temperatura della testa laser.

Raffreddamento ad aria (Air Cooling): i modelli a bassa potenza possono utilizzare il raffreddamento ad aria forzata.

4. Sistema ottico (erogazione del fascio)

Espansore del fascio (Beam Expander): regola il diametro del fascio.

Specchi (specchi HR/OC): specchi ad alta riflessione (HR) e specchi con accoppiamento di uscita (OC).

Isolatore ottico (Optical Isolator): impedisce alla luce di ritorno di danneggiare il laser.

5. Controllo e alimentazione

Alimentazione elettrica: fornisce corrente stabile e segnale di modulazione.

Pannello di controllo/software: regola parametri quali potenza, frequenza, larghezza di impulso, ecc.

III. Guasti comuni e idee di manutenzione

1. Nessuna potenza laser o riduzione di potenza

Possibili motivi:

Invecchiamento o danneggiamento del diodo laser (durata media 20.000-50.000 ore).

Guasto del modulo Q switch (guasto dell'unità AO-QS o offset del cristallo).

Guasto al sistema di raffreddamento (temperatura dell'acqua troppo alta o flusso insufficiente).

Metodo di manutenzione:

Controllare se la corrente LD è normale (fare riferimento al manuale tecnico).

Controllare se la spia della pompa funziona correttamente con un misuratore di potenza.

Controllare il segnale di comando dell'interruttore Q e sostituire AO/EO-QS se necessario.

2. Deterioramento della qualità del fascio (instabilità della modalità, deformazione spot)

Possibili motivi:

Contaminazione dei componenti ottici (lente e superficie del cristallo sporche).

Disallineamento della cavità risonante (la vibrazione provoca lo spostamento della lente).

Effetto lente termica del cristallo (deformazione termica causata da raffreddamento insufficiente).

Metodo di riparazione:

Pulire il componente ottico (utilizzare etanolo anidro + un panno antipolvere).

Ricalibrare la cavità risonante (richiede attrezzatura professionale come il collimatore laser He-Ne).

3. Spostamento della lunghezza d'onda o riduzione dell'efficienza del raddoppio della frequenza

Possibili motivi:

Deriva termica del cristallo a raddoppio di frequenza (KTP/BBO) o spostamento dell'angolo di adattamento di fase.

Spostamento della lunghezza d'onda della pompa (guasto del controllo della temperatura TEC).

Metodo di riparazione:

Ricalibrare l'angolo del cristallo (utilizzare il telaio di regolazione di precisione).

Verificare se il controllo della temperatura TEC è stabile (regolazione dei parametri PID).

4. Allarmi frequenti o spegnimento automatico

Possibili motivi:

Protezione da sovratemperatura (guasto del sistema di raffreddamento).

Sovraccarico dell'alimentazione (invecchiamento del condensatore o cortocircuito).

Bug del software di controllo (necessario aggiornare il firmware).

Metodo di riparazione:

Controllare il flusso dell'acqua di raffreddamento e il sensore della temperatura.

Misurare se la tensione di uscita dell'alimentatore è stabile.

Contattare il produttore per ottenere il firmware più recente.

IV. Metodi di cura e manutenzione quotidiana

1. Manutenzione del sistema ottico

Ispezione settimanale:

Pulire lo specchio di uscita e la finestra Q-switching con etanolo anidro + un batuffolo di cotone privo di polvere.

Controllare se il percorso ottico è spostato (osservare se il punto luminoso è centrato).

Ogni 3 mesi:

Controllare se il cristallo di raddoppio della frequenza (KTP/BBO) è danneggiato o contaminato.

Calibrare la cavità risonante (se necessario, utilizzare l'assistenza laser collimata).

2. Manutenzione del sistema di raffreddamento

Ispezione mensile:

Sostituire l'acqua deionizzata (per evitare che il calcare ostruisca la tubazione).

Pulire il filtro del refrigeratore per garantire una buona dissipazione del calore.

Ogni 6 mesi:

Controllare che la pompa dell'acqua funzioni correttamente e misurarne la portata (≥4 L/min).

Calibrare il sensore di temperatura (errore <±0,5°C).

3. Manutenzione del sistema elettronico

Ispezione trimestrale:

Misurare la stabilità dell'uscita dell'alimentatore (fluttuazione della corrente <1%).

Controllare che la messa a terra sia buona (evitare interferenze elettromagnetiche).

Manutenzione annuale:

Sostituire i condensatori obsoleti (in particolare la parte dell'alimentatore ad alta tensione).

Eseguire il backup dei parametri di controllo per prevenire la perdita di dati