การซ่อมแซมเลเซอร์โซลิดสเตตอุตสาหกรรม Rofin

เลเซอร์โซลิดสเตตซีรีส์ SLS ของ Rofin (ปัจจุบันคือ Coherent) ใช้เทคโนโลยีเลเซอร์โซลิดสเตตแบบปั๊มไดโอด (DPSSL) และใช้กันอย่างแพร่หลายในการประมวลผลทางอุตสาหกรรม (เช่น การทำเครื่องหมาย การตัด การเชื่อม) และการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ เลเซอร์ซีรีส์นี้ขึ้นชื่อในเรื่องความเสถียรสูงสุด อายุการใช้งานยาวนาน และคุณภาพลำแสง (M²) ที่ยอดเยี่ยม แต่ก็อาจล้มเหลวได้หลังจากใช้งานเป็นเวลานาน ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพ

บทความนี้จะแนะนำโครงสร้าง ข้อบกพร่องทั่วไป แนวคิดในการบำรุงรักษา การบำรุงรักษาประจำวัน และมาตรการป้องกันของซีรีส์ SLS อย่างละเอียดเพื่อช่วยให้ผู้ใช้ยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์และลดระยะเวลาการหยุดทำงาน

2. องค์ประกอบโครงสร้างเลเซอร์ซีรีย์ SLS

เลเซอร์ซีรีส์ SLS ประกอบด้วยโมดูลหลักดังต่อไปนี้เป็นหลัก:

1.หัวเลเซอร์

คริสตัลเลเซอร์: โดยทั่วไปคือ Nd:YAG หรือ Nd:YVO₄ สูบโดยไดโอดเลเซอร์

โมดูล คิว-สวิตช์ (Q-Switch)

Q-switch แบบ Acousto-optic (AO-QS): เหมาะสำหรับอัตราการทำซ้ำสูง (ระดับ kHz)

Q-switch แบบออปติกอิเล็กโทรออปติก (EO-QS): เหมาะสำหรับพัลส์พลังงานสูง (เช่น การทำงานด้วยไมโครแมชชีน)

คริสตัลเพิ่มความถี่เป็นสองเท่า (SHG/THG) (ทางเลือก):

KTP (แสงสีเขียว 532 นาโนเมตร) หรือ BBO (แสง UV 355 นาโนเมตร) สำหรับการแปลงความยาวคลื่น

2.โมดูลปั๊มไดโอด

อาร์เรย์ไดโอดเลเซอร์ (LDA): ให้แสงปั๊ม 808 นาโนเมตร ซึ่งต้องใช้การควบคุมอุณหภูมิ TEC เพื่อรักษาเสถียรภาพ

ระบบควบคุมอุณหภูมิ (TEC): ช่วยให้แน่ใจว่าไดโอดทำงานที่อุณหภูมิเหมาะสมที่สุด (ปกติคือ 20-25°C)

3. ระบบระบายความร้อน

การระบายความร้อนด้วยน้ำ (เครื่องทำความเย็น): รุ่นพลังงานสูง (เช่น SLS 500+) ต้องใช้เครื่องทำความเย็นภายนอกเพื่อให้แน่ใจว่าอุณหภูมิของหัวเลเซอร์มีเสถียรภาพ

การระบายความร้อนด้วยอากาศ (Air Cooling) : รุ่นพลังงานต่ำอาจใช้การระบายความร้อนด้วยอากาศแบบบังคับ

4. ระบบออปติคอล (Beam Delivery)

ตัวขยายลำแสง (Beam Expander) : ปรับขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของลำแสง

กระจกเงา (HR/OC Mirrors): กระจกเงาที่มีการสะท้อนแสงสูง (HR) และกระจกเงาที่มีการจับคู่เอาต์พุต (OC)

ตัวแยกแสง (Optical Isolator) : ป้องกันไม่ให้แสงสะท้อนมาทำลายเลเซอร์

5. การควบคุมและจ่ายไฟ

แหล่งจ่ายไฟไดรฟ์: จ่ายกระแสไฟและสัญญาณมอดูเลชั่นที่เสถียร

แผงควบคุม/ซอฟต์แวร์: ปรับพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น พลังงาน ความถี่ ความกว้างพัลส์ ฯลฯ

III. ข้อบกพร่องทั่วไปและแนวทางการบำรุงรักษา

1. ไม่มีเอาต์พุตเลเซอร์หรือการลดพลังงาน

สาเหตุที่เป็นไปได้:

ไดโอดเลเซอร์เสื่อมสภาพหรือเสียหาย (อายุการใช้งานโดยทั่วไป 20,000-50,000 ชั่วโมง)

ความล้มเหลวของโมดูลสวิตช์ Q (ความล้มเหลวของไดรฟ์ AO-QS หรือการชดเชยคริสตัล)

ระบบระบายความร้อนล้มเหลว (อุณหภูมิน้ำสูงเกินไปหรืออัตราการไหลไม่เพียงพอ)

วิธีการบำรุงรักษา:

ตรวจสอบว่ากระแสไฟ LD อยู่ในสถานะปกติหรือไม่ (ดูคู่มือทางเทคนิค)

ตรวจสอบว่าไฟปั๊มเป็นปกติหรือไม่โดยใช้มิเตอร์วัดกำลัง

ตรวจสอบสัญญาณไดรฟ์สวิตช์ Q และเปลี่ยน AO/EO-QS หากจำเป็น

2. คุณภาพลำแสงเสื่อมลง (โหมดไม่เสถียร จุดเสียรูป)

สาเหตุที่เป็นไปได้:

การปนเปื้อนของส่วนประกอบออปติก (เลนส์และพื้นผิวคริสตัลสกปรก)

การจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้องของช่องเรโซแนนซ์ (การสั่นสะเทือนทำให้เลนส์เคลื่อนตัว)

เอฟเฟกต์เลนส์คริสตัลเทอร์มอล (การเสียรูปเนื่องจากความร้อนที่เกิดจากการระบายความร้อนไม่เพียงพอ)

วิธีการซ่อมแซม:

ทำความสะอาดส่วนประกอบออปติคัล (ใช้เอธานอลปราศจากน้ำ + ผ้าเช็ดฝุ่น)

ปรับเทียบโพรงเรโซแนนซ์ใหม่ (ต้องใช้อุปกรณ์มืออาชีพ เช่น คอลลิเมเตอร์เลเซอร์ He-Ne)

3. การลดประสิทธิภาพการเลื่อนความยาวคลื่นหรือการเพิ่มความถี่เป็นสองเท่า

สาเหตุที่เป็นไปได้:

การเลื่อนอุณหภูมิของคริสตัลเพิ่มความถี่ (KTP/BBO) หรือการเลื่อนมุมการจับคู่เฟส

การเปลี่ยนแปลงความยาวคลื่นของปั๊ม (การควบคุมอุณหภูมิ TEC ล้มเหลว)

วิธีการซ่อมแซม:

ปรับเทียบมุมคริสตัลใหม่ (ใช้เฟรมปรับความแม่นยำ)

ตรวจสอบว่าการควบคุมอุณหภูมิ TEC มีเสถียรภาพหรือไม่ (การปรับพารามิเตอร์ PID)

4. สัญญาณเตือนบ่อยครั้งหรือการปิดเครื่องอัตโนมัติ

สาเหตุที่เป็นไปได้:

การป้องกันอุณหภูมิเกิน (ระบบทำความเย็นล้มเหลว)

แหล่งจ่ายไฟเกินกำลัง (ตัวเก็บประจุเสื่อมสภาพหรือไฟฟ้าลัดวงจร)

ควบคุมซอฟต์แวร์บกพร่อง (จำเป็นต้องอัปเกรดเฟิร์มแวร์)

วิธีการซ่อมแซม:

ตรวจสอบเซ็นเซอร์วัดการไหลของน้ำหล่อเย็นและอุณหภูมิ

วัดว่าแรงดันไฟขาออกของแหล่งจ่ายไฟมีเสถียรภาพหรือไม่

ติดต่อผู้ผลิตเพื่อรับเฟิร์มแวร์ล่าสุด

IV. วิธีการดูแลและบำรุงรักษาประจำวัน

1. การบำรุงรักษาระบบออปติคอล

การตรวจสอบรายสัปดาห์:

ทำความสะอาดกระจกขาออกและหน้าต่าง Q-switching ด้วยเอธานอลบริสุทธิ์ + สำลีเช็ดทำความสะอาดฝุ่น

ตรวจสอบว่าเส้นทางแสงมีการชดเชยหรือไม่ (สังเกตว่าจุดแสงอยู่ตรงกลางหรือไม่)

ทุก 3 เดือน:

ตรวจสอบว่าคริสตัลเพิ่มความถี่เป็นสองเท่า (KTP/BBO) เสียหายหรือปนเปื้อนหรือไม่

ปรับเทียบโพรงเรโซแนนซ์ (ใช้ความช่วยเหลือจากเลเซอร์แบบรวมลำแสงหากจำเป็น)

2. การบำรุงรักษาระบบทำความเย็น

การตรวจสอบประจำเดือน:

เปลี่ยนน้ำปราศจากไอออน (เพื่อป้องกันตะกรันอุดตันท่อ)

ทำความสะอาดตัวกรองเครื่องทำความเย็นเพื่อให้การระบายความร้อนดี

ทุก 6 เดือน:

ตรวจสอบว่าปั๊มน้ำเป็นปกติและวัดอัตราการไหล (≥4 ลิตร/นาที)

ปรับเทียบเซ็นเซอร์อุณหภูมิ (ข้อผิดพลาด <±0.5°C)

3. การบำรุงรักษาระบบอิเล็คทรอนิกส์

การตรวจสอบรายไตรมาส:

วัดเสถียรภาพเอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟ (ความผันผวนของกระแส <1%)

ตรวจสอบว่าสายดินดีหรือไม่ (หลีกเลี่ยงการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า)

การบำรุงรักษารายปี:

เปลี่ยนตัวเก็บประจุที่เสื่อมสภาพ (โดยเฉพาะชิ้นส่วนแหล่งจ่ายไฟแรงดันสูง)

สำรองพารามิเตอร์การควบคุมเพื่อป้องกันการสูญเสียข้อมูล