Rofin 工業用固体レーザー修理

Rofin (現在は Coherent) の SLS シリーズ固体レーザーは、ダイオード励起固体レーザー (DPSSL) 技術を使用しており、工業処理 (マーキング、切断、溶接など) や科学研究で広く使用されています。このシリーズのレーザーは、最高の安定性、長寿命、優れたビーム品質 (M²) で知られていますが、長期間使用すると故障し、パフォーマンスに影響する場合があります。

この記事では、SLS シリーズの構造、よくある障害、メンテナンスのアイデア、日常のメンテナンス、予防策を詳しく紹介し、ユーザーが機器の寿命を延ばし、ダウンタイムを削減できるようにします。

2. SLSシリーズレーザー構造構成

SLS シリーズ レーザーは、主に次のコア モジュールで構成されています。

1. レーザーヘッド

レーザー結晶: 通常は Nd:YAG または Nd:YVO₄、レーザー ダイオードによって励起されます。

Qスイッチモジュール（Qスイッチ）：

音響光学 Q スイッチ (AO-QS): 高い繰り返し率 (kHz レベル) に適しています。

電気光学 Q スイッチ (EO-QS): 高エネルギーパルス (マイクロマシニングなど) に適しています。

周波数倍増水晶（SHG/THG）（オプション）:

波長変換には KTP (532nm 緑色光) または BBO (355nm UV 光) を使用します。

2. ダイオードポンプモジュール

レーザー ダイオード アレイ (LDA): 安定性を維持するために TEC 温度制御を必要とする 808 nm のポンプ光を提供します。

温度制御システム (TEC): ダイオードが最適な温度 (通常 20 ～ 25°C) で動作することを保証します。

3. 冷却システム

水冷 (チラー): 高出力モデル (SLS 500+ など) では、レーザー ヘッドの温度を安定させるために外部チラーが必要です。

空冷（Air Cooling）：低電力モデルでは強制空冷が使用される場合があります。

4. 光学系（ビームデリバリー）

ビームエキスパンダー（Beam Expander）：ビーム径を調整します。

ミラー (HR/OC ミラー): 高反射 (HR) ミラーと出力結合 (OC) ミラー。

光アイソレータ（Optical Isolator）：戻り光によるレーザーの損傷を防ぎます。

5. 制御と電源

駆動電源: 安定した電流と変調信号を提供します。

コントロール パネル/ソフトウェア: 電力、周波数、パルス幅などのパラメータを調整します。

III. よくある故障とメンテナンスのアイデア

1. レーザー出力やパワー低下なし

考えられる理由:

レーザーダイオードの老朽化または損傷（一般的な寿命は 20,000 ～ 50,000 時間）。

Q スイッチ モジュール障害 (AO-QS ドライブ障害または水晶オフセット)。

冷却システムの故障（水温が高すぎるか流量が不十分）。

メンテナンス方法：

LD電流が正常かどうかを確認します（技術マニュアルを参照）。

パワーメーターを使用してポンプのライトが正常かどうかを確認します。

Qスイッチ駆動信号を確認し、必要に応じてAO/EO-QSを交換します。

2. ビーム品質の劣化（モード不安定性、スポット変形）

考えられる理由:

光学部品の汚染（レンズと結晶表面の汚れ）。

共振空洞のずれ（振動によりレンズがずれる）。

結晶熱レンズ効果（冷却不足による熱変形）。

修理方法:

光学部品を清掃します（無水エタノールとほこりのない布を使用）。

共振空洞を再調整します (He-Ne レーザー コリメータなどの専門的な機器が必要です)。

3. 波長シフトまたは周波数倍増効率の低下

考えられる理由:

周波数倍増結晶 (KTP/BBO) の温度ドリフトまたは位相整合角度シフト。

ポンプ波長シフト（TEC 温度制御障害）。

修理方法:

クリスタルの角度を再調整します（精密調整フレームを使用）。

TEC 温度制御が安定しているかどうかを確認します (PID パラメータ調整)。

4. 頻繁なアラームまたは自動シャットダウン

考えられる理由:

過熱保護（冷却システムの故障）。

電源の過負荷（コンデンサの劣化または短絡）。

制御ソフトウェアのバグ（ファームウェアのアップグレードが必要）。

修理方法:

冷却水の流れと温度センサーを確認してください。

電源出力電圧が安定しているかどうかを測定します。

最新のファームウェアを入手するには、製造元にお問い合わせください。

IV. 日常のケアとメンテナンスの方法

1. 光学系のメンテナンス

週次検査:

出力ミラーと Q スイッチング ウィンドウを無水エタノールとほこりのない綿棒で清掃します。

光路がオフセットされていないか確認します（光スポットが中央にあるかどうかを観察します）。

3か月ごと:

周波数倍増結晶 (KTP/BBO) が損傷または汚染されていないかどうかを確認します。

共振空洞を校正します（必要に応じてコリメートされたレーザーの補助を使用します）。

2. 冷却システムのメンテナンス

月次検査:

脱イオン水を交換します（スケールがパイプラインを詰まらせるのを防ぐため）。

良好な放熱を確保するためにチラーフィルターを清掃してください。

6か月ごと:

ウォーターポンプが正常かどうかを確認し、流量を測定します（≥4 L/分）。

温度センサーを校正します（誤差<±0.5°C）。

3. 電子システムのメンテナンス

四半期検査:

電源出力の安定性を測定します（電流変動<1%）。

接地が適切かどうかを確認します（電磁干渉を回避します）。

年間メンテナンス:

老朽化したコンデンサ（特に高電圧電源部分）を交換します。

データの損失を防ぐために制御パラメータをバックアップする