Reparación de láser UV cuasi-CW de Spectra Physics

El láser cuasicontinuo (QCW) Vanguard One UV125 de Spectra Physics es un láser ultravioleta cuasicontinuo para mecanizado de precisión que combina alta potencia y excelente calidad de haz. A continuación, se presenta una introducción a su estructura, fallos comunes y medidas de mantenimiento:

1. Estructura

Cavidad resonante láser

Fuente de la semilla: generalmente un cristal láser Nd:YVO₄ bombeado por diodo que produce luz de frecuencia fundamental de 1064 nm.

Módulo Q-switching: Q-switching acústico-óptico (interruptor AO-Q) o Q-switching electro-óptico (interruptor EO-Q) para generar pulsos cortos.

Módulo de duplicación de frecuencia: convierte 1064 nm a 532 nm (segundo armónico) a través del cristal KTP/LBO y luego a 355 nm (tercer armónico, salida ultravioleta) a través del cristal BBO.

Sistema de bombeo

Matriz de diodos láser: proporciona energía de bombeo para el cristal Nd:YVO₄, que requiere un control de temperatura preciso (enfriamiento TEC).

Generación y salida de UV

Grupo de cristales no lineales: el cristal BBO o CLBO se utiliza para la conversión UV, que debe mantenerse limpio y con una temperatura estable.

Espejo de acoplamiento de salida: se aplica un revestimiento antirreflejo UV para reducir la pérdida de energía.

Sistema de refrigeración

Módulo de enfriamiento por agua/aire: mantiene la estabilidad de la temperatura del cabezal láser, el cristal y el diodo (generalmente requiere una precisión de temperatura del agua de ±0,1 ℃).

Control y suministro de energía

Fuente de alimentación de alto voltaje: Controla el módulo de conmutación Q y el diodo de bombeo.

Sistema de control: Incluye PLC o controlador integrado, gestiona potencia, frecuencia, ancho de pulso y otros parámetros.

Protección de la trayectoria óptica

Cavidad sellada: llena de nitrógeno o aire seco para evitar que la luz ultravioleta provoque contaminación de los componentes ópticos (como deliquescencia del cristal y oxidación del espejo).

2. Fallos comunes y posibles causas

Caída de potencia o ausencia de salida

Contaminación de componentes ópticos: daños en el cristal UV (BBO) o en el revestimiento del espejo.

Falla de conmutación Q: anomalía en la unidad de conmutación AO/EO-Q o desplazamiento del cristal.

Envejecimiento del diodo de bombeo: atenuación de la potencia de salida o falla del control de temperatura.

Deterioro de la calidad del haz (aumento del ángulo de divergencia, modo anormal)

Desalineación de la cavidad resonante: la vibración mecánica provoca el desplazamiento de la lente.

Efecto de lente térmica de cristal: un enfriamiento insuficiente o un exceso de potencia provocan la deformación del cristal.

Eficiencia de conversión UV reducida

Desplazamiento del ángulo de coincidencia de fase del cristal: fluctuación de temperatura o holgura mecánica.

Potencia insuficiente de luz de frecuencia fundamental (1064 nm/532 nm): problema de multiplicación de frecuencia previa a la etapa.

Alarma o apagado del sistema

Falla de enfriamiento: la temperatura del agua es demasiado alta, el flujo es insuficiente o el sensor es anormal.

Sobrecarga de potencia: cortocircuito en módulo de alto voltaje o envejecimiento del condensador.

Inestabilidad del pulso (fluctuación de energía, frecuencia de repetición anormal)

Interferencia de señal de la unidad del interruptor Q: mal contacto del cable o ruido en la fuente de alimentación.

Error del software de control: error de configuración de parámetros o error de firmware.

III. Medidas de mantenimiento

Inspección óptica regular

Limpie la lente de la trayectoria de luz externa (use etanol anhidro y papel para lentes) y verifique si la superficie del cristal UV está dañada o contaminada.

Nota: Evite el contacto directo con el revestimiento óptico y los cristales UV (como BBO) deben almacenarse de forma que no se humedezcan.

Mantenimiento del sistema de refrigeración

Reemplace periódicamente el agua desionizada (para evitar la formación de sarro), verifique si la tubería tiene fugas y limpie el polvo del radiador.

Calibre el sensor de temperatura para garantizar la velocidad de respuesta del sistema de enfriamiento.

Inspección de la fuente de alimentación y del circuito

Supervise la estabilidad de salida de la fuente de alimentación de alto voltaje y reemplace los condensadores o componentes de filtro obsoletos.

Compruebe la línea de conexión a tierra para reducir la interferencia electromagnética.

Calibración y uso: utilice un medidor de potencia y un analizador de haz para calibrar la potencia de salida y el modo puntual periódicamente.

Optimice los parámetros de conmutación Q (como el ancho de pulso y la frecuencia de repetición) a través del software de control.

Control ambiental

Mantener una temperatura y humedad constantes en el ambiente de trabajo (temperatura recomendada 22 ± 2 ℃, humedad < 50 %).

Si la máquina estará apagada durante un tiempo prolongado, se recomienda llenar el recorrido óptico con nitrógeno.

Registro y prevención de fallos

Registre el código de alarma y el fenómeno de falla para facilitar la localización rápida del problema (por ejemplo, el software Spectra Physics suele proporcionar registros de errores).

IV. Precauciones

Protección de seguridad: El láser ultravioleta (355 nm) es dañino para la piel y los ojos, por lo que se deben usar gafas protectoras especiales durante su uso.

Mantenimiento profesional: La alineación del cristal y la depuración de la cavidad resonante deben ser realizadas por el fabricante o ingenieros certificados para evitar el autodesmontaje.

Gestión de repuestos: reserve piezas vulnerables (como juntas tóricas, diodos de bomba, cristales Q-switch).

Si necesita más asistencia técnica, se recomienda ponerse en contacto con nuestro equipo técnico y proporcionar el número de serie del láser y los detalles de la falla para obtener soluciones específicas.