Лазерные светодиоды характеристики

Лазерные диоды безопасны для здоровья человека

Лазерные диоды, где генерация лучей осуществляется при помощи установленных полупроводников, открывают огромные возможности для их применения в различных областях деятельности. Лазерный светодиод может быть применен в проводах оптических носителей информации, измерительных приборах, принтерах, в качестве осветительных приборов для автомобилей.

Пожалуй, что именно последний вариант использования лазерных светодиодов вполне заслуженно вызывает массовый интерес со стороны покупателя, оценивающего все преимущества новинки. Не мудрено, ведь характеристики светодиодных фар значительно превосходят существующие, что и побуждает потребителя купить лазерный светодиод для установки на автомобиль.

История создания и преимущество лазерных фар

Лазерные светодиоды впервые стали использоваться для автомобилей немецким концерном BMW – модели BMW i8 стали одними из первых, на которых в промышленном производстве устанавливались инновационные фары.

Конструкция таких осветительных приборов относительно проста:

• на рамочной основе крепится 3 лазерных элемента;
• обязательными элементами конструкции являются «фосфорная» линза и светоотражатель, что позволяет направить лучи от отражателя на «фосфорную» линзу, благодаря чему и начинается излучение света.

Автоконструкторы уверенно заявляют, что лазерный светодиод значительно превосходит даже светодиодные элементы по следующим параметрам:

• в 1000 раз яркость свечения больше;
• энергопотребление значительно ниже;
• срок службы светодиодных ламп – не менее 10 тысяч часов.

Лазерные лампы генерируют мощный свет в очень ограниченном пространстве. Светодиодный поток света направлен в точку размером в несколько микрон. Его интенсивность обеспечивает большую дальность распространения, поэтому фары в будущем могут быть более компактные. Сочетание дизайна и функциональности делают лазерные светодиоды перспективным направлением в развитии автомобильной светотехники.

Безопасны ли лазерные светодиоды для человека?

Имеются научно обоснованные данные, демонстрирующие отсутствие вредного воздействия лазерного светодиода на организм человека. Световой поток генерируется именно в «фосфорной» линзе с желтым фосфором – химическим элементом, абсолютно безопасным для здоровья человека.

Секрет безопасности светодиодных фар, несмотря на громкое слово «лазер», кроется в том, что в осветительных приборах он обеспечивает лишь питание — лазерные светодиоды создают направленное излучение, находящееся в голубой области свечения. Система зеркал (отражатели) направляет этот поток на линзу с флуоресцентным составом (фосфорсодержащим). Этот «фосфор», поглощая энергию, созданную лазерным светодиодом, излучает приятный глазу мощный свет.

Долгая работа лазерных диодов возможна при стабильных параметрах напряжения, которые обеспечивает драйвер. Компактный и эффективный драйвер лазерного диода является источником тока для питания и управления диодов. Сам лазерный светодиод не подключают к работающему драйверу. Драйвер задает параметры импульсов от одиночных до непрерывного режима работы.

Существует два типа драйверов — импульсные и линейные. Линейный драйвер получает большее напряжение, чем нужно диоду, которое потом выделяется в виде тепла.

Развитие технологий позволило получать лазерный луч и в домашних условиях. Для этого необходимо приобрести диод, который будет создавать необходимое излучение. В промышленности используются диоды разной мощности, для домашнего применения достаточно лазерного диода с оптической мощностью 8 Вт.

При его превышении сократится время их эксплуатации.

Лазер с мощностью в 5мВт считается не очень опасным. Крайне опасны инфракрасные и фиолетовые лучи, которые плохо видны. Можно получить повреждение зрения, не заметив, что излучение направлено прямо в глаз. Поэтому лучше избегать инфракрасных и более мощных лучей. Нельзя смотреть на выход луча без защитных средств, можно через видеокамеру или камеру мобильного телефона. Есть специальные очки для защиты, но очки против зеленого лазера пропустят инфракрасное излучение.

Экономия и удобство

Еще 10 лет использование светодиодных ламп в светильниках только разрабатывалось в умах инженеров. Сегодня это активно применяется. Наряду с этим появляются смежные технологичные устройства, повышающие ценность светильников — светодиодные приборы со встроенными датчиками.

Такие светодиодные устройства с датчиком движения освещают территорию, экономят электроэнергию, очень удобны в эксплуатации. Если в основе устройства светодиодная лампа, то прибор окупится очень быстро, за счет невысокого уровня энергопотребления. Светодиодные лампы с автоматической коммутацией предназначены для помещений с низкой посещаемостью (кладовые, лестницы, коридоры, гаражи).

После включения светодиодная лампа отключится только после полного отсутствия передвигающегося объекта.

Наиболее востребованной комплектацией являются следующие варианты устройств:

• светодиодные светильники с датчиком движения
• светодиодные светильники с датчиком освещенности
• светодиодные светильники с датчиком освещенности и движения
• светодиодные светильники с датчиком звука.

Применение светодиодных элементов

Появление лазерных светодиодных элементов сыграло революционную роль в создании электронных приборов. Мощный лазерный инфракрасный диод — отличный источник излучения. Его используют в волоконно-оптической системе передачи информации и других сферах.

Инфракрасный тип диода применяется для создания качественной и эффективной подсветки. Оптическая мощность и хорошие эксплуатационные характеристики позволяют применять их в высокоточных измерительных устройствах на производстве и в быту.

Такие диоды используются в лазерных указках, DVD приводах, в аппаратуре в качестве лампочек индексации, в оптических запоминающих устройствах.

Лазерные мощные диоды дают возможность создавать лучи, с помощью которых можно вернуть человеку зрение. Лазерные светодиоды используются для измерения оборотов двигателя, корректировке уровня при строительстве, а также в других технологических процессах. «Чистый» свет светодиодных ламп и узкий спектр излучения особенно ценен в дизайнерском освещении.

Источник: http://led-svetodiody.ru/info/lazernye-diody

Электронные компоненты систем оптической связи

Передающие оптоэлектронные модули (ПОМ), применяемые в волоконно-оптических системах, предназначены для преобразования электрических сигналов в оптические. Последние должны быть введены в волокно с минимальными потерями. Производятся весьма разнообразные ПОМ, отличающиеся по конструкции, а также по типу источника излучения. Одни работают на телефонных скоростях с максимальным расстоянием до нескольких метров, другие передают сотни и даже тысячи мегабит в секунду на расстояния в несколько десятков километров.

Типы и характеристики источников излучения

Главным элементом ПОМ является источник излучения. Перечислим основные требования, которым должен удовлетворять источник излучения, применяемый в ВОЛС:

— излучение должно вестись на длине волны одного из окон прозрачности волокна. В традиционных оптических волокнах существует три окна, в которых достигаются меньшие потери света при распространении: 850.

1300, 1550 нм;— источник излучения должен выдерживать необходимую частоту модуляции для обеспечения передачи информации на требуемой скорости;— источник излучения должен быть эффективным, в том смысле, что большая часть излучения источника попадала в волокно с минимальными потерями;— источник излучения должен иметь достаточно большую мощность, чтобы сигнал можно было передавать на большие расстояния, но и не на столько, чтобы излучение приводило к нелинейным эффектам или могло повредить волокно или оптический приемник;— температурные вариации не должны сказываться на функционировании источника излучения;

— стоимость производства источника излучения должна быть относительно невысокой.

Два основных типа источников излучения, удовлетворяющие перечисленным требования используются в настоящее время — светодиоды (LED) и полупроводниковые лазерные , (LD).
отличительная черта между светодиодами и лазерными диодами -это ширина спектра излучения. Светоизлучающие диоды имеют широкий спектр излучения, в то время верные диоды имеют значительно более узкий спектр, рис. 4.1. Оба типа устройств весьма компактны и хорошо сопрягаются со стандартными электронными цепями.

Рис. 4.1. Спектры излучения светодиодов и лазерных диодов

Светоизлучающие диоды

Благодаря своей простоте и низкой стоимости, светодиоды распространены значительно шире, чем лазерные диоды.

Принцип работы светодиода основан на излучательной рекомбинации носителей заряда в активной области гетерогенной структуры при пропускании через нее тока, рис. 4.2 а. Носители заряда — электроны и дырки — проникают в активный слой (гетеропереход) из прилегающих пассивных слоев (р- и n-слоя) вследствие подачи напряжения на р-n структуру и затем испытывают спонтанную рекомбинацию, сопровождающуюся излучением света.

Длина волны излучения X (мкм) связана с шириной запрещенной зоны активного слоя Eg (эВ) законом сохранения энергии λ= 1,24/Еg, рис. 4.2 б.
Показатель преломления активного слоя выше показателя преломления ограничивающих пассивных слоев, благодаря чему рекомбинационное излучение может распространяться в пределах активного слоя, испытывая многократное отражение, что значительно повышает КПД источника излучения.

Двойная гетероструктура:
а) гетероструктура;б) энергетическая диаграмма при прямом смещении

Гетерогенные структуры могут создаваться на основе разных полупроводниковых материалов. Обычно в качестве подложки используются GaAs и 1пР. Соответствующий композит композиционный состав активного материала выбирается в зависимости от длины волны излучения создается посредством напыления на подложку.

Длину волны излучения λ0 определяют как значение, соответствующее максимуму спектрального распределения мощности, а ширину спектра излучения Δλ0,5 — интервал длин волн, в котором спектральная плотность мощности составляет половину максимальной.

Лазерные диоды

Два главных конструктивных отличия есть у лазерного диода по сравнению со светодиодом. Первое, лазерный диод имеет встроенный оптический резонатор.

Второе, лазерный диод работает при значительно больших значениях токов накачки, чем светодиод, что позволяет при превышении некоторого порогового значения получить режим индуцированного излучения.

Именно такое излучение характеризуется высокой когерентностью, благодаря чему лазерные диоды имеют значительно меньше ширину спектра излучения (1-2 нм) против 30-50 нм у светодиодов, рис. 4.1.

Рис. 4.3. Ватт-амперные характеристики:
1 — лазерного диода; 2 -светодиода

В магистральных ВОЛС используются два окна 1,3 и 1,55 мкм. Поскольку наименьшее затухание в волокне достигается в окне 1,55 мкм, на сверхпротяженных безретрансляционных участках (L = 100 км) эффективней использовать оптические передатчики именно с этой длиной волны. В то же время на многих магистральных ВОЛС а состав ВОК входят только ступенчатые одномодовые волокна, имеющие минимум хроматической дисперсии в окрестности 1,3 мкм (волокон со смещенной дисперсией нет).

На длине волны 1,55 мкм удельная хроматическая дисперсия у SMF составляет 17 пс/нм-км. А поскольку полоса пропускания обратно пропорциональна ширине спектра излучения, то увеличить полосу пропускания можно только меньшая ширину спектра излучения лазера.

Итак, для того чтобы оптические передатчики на длине волны 1,55 мкм могли в равной степени использоваться на протяженной линии не только с одномодовым волокном со смещенной дисперсией (DSF), но и со ступенчатым волокном (SMF), необходимо делать ширину спектра излучения передатчиков как можно меньше.

Четыре основных типа лазерных диодов получили наибольшее распространение: с резонатором Фабри-Перо; с распределенной обратной связью; с распределенным брэгговским гражением; с внешним резонатором.

Лазерные диоды с резонатором Фабри-Перо (FP лазеры, Fabry-Perot). Резонатор в таком лазерном диоде образуется торцевыми поверхностями, окружающими с обеих сторон гетерогенный переход. Одна из поверхностей отражает свет с коэффициентом отражения, близким к 100%, другая является полупрозрачной, обеспечивая, таким образом, выход излучения наружу.

На рис. 4.1 б показан спектр излучения промышленного лазерного диода с использованием резонатора Фабри-Перо. Как видно из рисунка, наряду с главным пиком, в котором сосредоточена основная мощность излучения, существуют побочные максимумы. Причина их возникновения связана с условиями образования стоячих волн.

Если этот диапазон достаточно мал, то имеет место одномодовый режим с шириной спектра меньше 1 нм. В противном случае в область Δλ0,5 могут попасть два или более соседних максимумов, что соответствует многомодовому режиму с шириной спектра от одного до нескольких нм.

FP лазер имеет далеко самые высокие технические характеристики, но для тех приложений, где не требуется высокая высокая скорость передачи данных, он, в силу более простой конструкции, наилучшим образом подходит с точки зрения цена-эффективность.

Следует отметить, что даже в том случае, когда соседние максимумы малы, то есть где реализуется одномодовый режим излучения и Δλ мало, с ростом скорости передачи у лазера наблюдается перераспределение мощности в модах, которое приводит к паразитному эффекту — динамическому уширению спектра Δλ (до 10 нм при частоте модуляции 1-2 ГГц).

Лазерные диоды с распределенной обратной связью (D лазер) и с распределена брэгговским отражением (DBR лазер). Резонаторы у этих двух довольно схожих типов представляют собой модификацию плоского резонатора Фабри-Перо, в которой добавлена периодическая пространственная модуляционная структура. В D лазерах периодическая структура совмещена с активной областью (рис. 4.4 а), а в DBR лазерах периодическая структура вынесена за пределы активной области (рис. 4.4 б).

Периодическая структура влияет условия распространения и характеристики излучения. Так, преимуществами D и DBR лазеров по сравнению с FP лазером являются: уменьшение зависимости длины волны лазера тока инжекции и температуры, высокая стабильность одномодовости и практически 10 процентная глубина модуляции. Температурный коэффициент Δλ/ΔТ для FP лазера порядка 0,5-1 нм/°С, в то время как для D лазера порядка 0,07-0,09 нм/°С.

Основным недостатке D и DBR лазеров является сложная технология изготовления и, как следствие, более высокая цена.

Лазерный диод с внешним резонатором (ЕС лазер). В ЕС лазерах один или оба торца покрываются специальным слоем, уменьшающим отражение, и соответственно, одно или два зеркала ставятся вокруг активной области полупроводниковой структуры. На рис. 4-4 в) показан пример ЕС лазера с одним внешним резонатором.

Антиотражательное покрытие уменьшает коэффициент отражения примерно на четыре порядка, в то время как другой торец активного слоя отражает до 30% светового потока благодаря френелевскому отражению. Зеркало, как правило, совмещает функции дифракционной решетки. Для улучшения обратно связи между зеркалом и активным элементом устанавливается линза.

Увеличивая или уменьшая расстояние до зеркала, а также одновременно разворачивая зеркало-решетку — это эквивалентно изменению шага решетки -можно плавно изменять длину волны излучения, причем диапазон настройки достигает 30 нм.

В силу этого, ЕС лазеры являются незаменимыми при разработке аппаратуры волнового уплотнения и измерительной аппаратуры для ВОЛС. По характеристикам они схожи с D и DBR лазерами.

Другие характеристикиТакже важными характеристиками источников излучения являются: быстродействие источника излучения; деградация и время наработки на отказ.

Быстродействие источника излучения.

Экспериментально измеряемым параметром, отражающим быстродействие источника излучения, является максимальная частота модуляции, Предварительно устанавливаются пороги на уровне 0,1 и 0,9 от установившегося значения мощности светового излучения при низкочастотной модуляции прямоугольными импульсами тока. По мере роста частоты модуляции, т.е. при переходе на меньшие масштабы по временной шкале, форма световых фронтов становится более пологой.

Для описания фронтов вво­дят времена нарастания Trise и спада tmi мощности излучения, определяемые как временные интервалы, за которые происходит нарастание от 0,1 до 0,9 и, наоборот, спад светового сигнала от 0,9 до 0,1. Максимальная частота модуляции определяется как частота входных электрических импульсов, при которой выходной оптический сигнал перестает пересекать пороговые значения 0,1 и 0,9, оставаясь при этом во внутренней области.

Для светодиодов эта частота может достигать до 200 МГц, а у лазерных диодов — значительно больше (несколько ГГц). Времена нарастания и спада предоставляют информацию о полосе пропускания W. Если предположить, что они равны между собой (а это не всегда так), то полосу пропускания можно определить по формуле : W = 0,35/τrise.

Рис. 4.4. Три основных типа лазерных диодов:
а) лазер с распределенной обратной связью, D лазер; б) лазер с распределенным брэгговским отражением, DBR лазер; в) лазер с одним внешним резонатором, ЕС лазер

Деградация и время наработки на отказ. По мере эксплуатации оптического передатчика его характеристики постепенно ухудшаются — падает мощность излучения, и, в конце концов, он выходит из строя. Это связано с деградацией полупроводникового слоя. Надежность полупроводникового излучателя определяется средней наработкой на отказ или интенсивностью отказов.

Однако в настоящее время, благодаря совершенствованию конструкций и технологии изготовления, удалось значительно повысить надежность лазерных диодов и приблизить их к светодиодам по времени наработки на отказ, которое составляет до 50000 часов и более (5-8 лет).

Основные элементы ПОМ

Для организации передачи оптических сигналов не достаточно иметь только источник излучения. В любой конструкции ПОМ есть специальный держатель (housing), который позволяет закрепить и защитить составные элементы передатчика; источник излучения, узел электрического интерфейса и место сопряжения с волокном.

Иногда требуются дополнительные внутренние элементы для оптимального подсоединения волокна. Важным элементом лазерных диодов является цепь тока накачки, и система контроля температуры. Для сложных ла­зерных систем добавляют выходной мониторинг оптического сигнала.

Общая схема конструкции оптического передатчика, в которой не все элементы являются обязательными, показана на рис. 4.5.

Поставщики. Крупными поставщиками передатчиков являются фирмы: Epitaxx Inc. icsson Components Ab, Fujitsu Microelectronics Inc., Hamamatsu Corp., Hewlett-Packard, Hit Lasertron Inc., Laser Diode Inc., NEC Electronics tnc., OKI Semiconductors, Optek Technology Optical Communication Product Inc., Orte! Corp., Siemens Corp. и др..

Рис. 4.5. Составляющие элементы передающего оптоэлектронного модуля

Источник: https://www.fiberman.ru/articles/elektro-component/

Лазерные диоды, их устройство и виды

Лазерные диоды — полупроводниковые лазеры, построенные на базе диода.

Лазерные диоды

Виды лазерных диодов и их преимущества

Лазерные диоды применяются

Лазерные диоды:

Лазерные диоды — полупроводниковые лазеры, построенные на базе диода. В отличие от светоизлучающих диодов, работа которых основана на спонтанном излучении фотонов, лазерные диоды имеют более сложный принцип действия и структуру кристалла.

Лазерные диоды в своем строении имеют кристалл полупроводника, который выполнен в виде тонкой пластинки. Чтобы из пластинки сделать полупроводниковый электронный компонент, его легируют с двух сторон таким образом, чтобы с одной стороны получилась n-область, а с другой – p-область.

Для того чтобы запустить механизм вынужденного излучения фотонов с одинаковыми параметрами из кристалла формируют оптический резонатор: две боковые стороны (торцы) кристалла полируются для образования гладких параллельных плоскостей. Случайный фотон спонтанного излучения, проходя вдоль резонатора, будет вызывать вынужденную рекомбинацию, создавая новые фотоны с теми же параметрами, запуская механизм вынужденного излучения.

Вследствие дифракции, выходящий из кристалла полупроводника когерентный свет рассеивается, поэтому для формирования узконаправленного пучка применяются собирающие линзы.

Основными материалами, используемыми при производстве лазерных диодов, являются арсенид галлия GaAs, арсенид галлия алюминия AlGaAs, фосфид галлия GaP, нитрид галлия GaN, нитрид галлия индия InGaN и другие.

Лазер с двойной гетероструктурой:

Чаще всего для реализации лазера на основе двойной гетероструктуры используют арсенид галлия (GaAs) и арсенид алюминия-галлия (AlGaAs). Каждое соединение двух таких различных полупроводников называется гетероструктурой.

В этих устройствах слой материала с более узкой запрещённой зоной располагается между двумя слоями материала с более широкой запрещённой зоной. Преимущество лазеров с двойной гетероструктурой состоит в том, что область сосуществования электронов и дырок («активная область») заключена в тонком среднем слое.

К тому же свет будет отражаться от самих гетеропереходов, то есть излучение будет целиком заключено в области максимально эффективного усиления.

Диод с квантовыми ямами:

Если средний слой диода с двойной гетероструктурой сделать ещё тоньше, такой слой начнёт работать как квантовая яма. Это означает, что в вертикальном направлении энергия электронов начнёт квантоваться. Разница между энергетическими уровнями квантовых ям может использоваться для генерации излучения вместо потенциального барьера.

Такой подход очень эффективен с точки зрения управления длиной волны излучения, которая будет зависеть от толщины среднего слоя.

Гетероструктурные лазеры с раздельным удержанием:

Основная проблема гетероструктурных лазеров с тонким слоем — невозможность эффективного удержания света. Чтобы преодолеть её, с двух сторон кристалла добавляют ещё два слоя. Эти слои имеют меньший коэффициент преломления по сравнению с центральными слоями. Такая структура более эффективно удерживает свет.

Лазеры с распределённой обратной связью:

Лазеры с распределённой обратной связью (РОС) чаще всего используются в системах многочастотной волоконно-оптической связи. Чтобы стабилизировать длину волны, в районе p-n перехода создаётся поперечная насечка, образующая дифракционную решётку.

Благодаря этой насечке, излучение только с одной длиной волны возвращается обратно в резонатор и участвует в дальнейшем усилении.

РОС-лазеры имеют стабильную длину волны излучения, которая определяется на этапе производства шагом насечки, но может незначительно меняться под влиянием температуры.

Лазерные диоды применяются:

– в оптоволоконных сетях;

– в различном измерительном оборудовании, например лазерных дальномерах, рулетках;

– в лазерных указках и т.п.;

– в проигрывателях CD- и DVD-дисков, в устройствах HD DVD и Blu-Ray.

карта сайта

лазерные диоды применение
устройство лазерного диода
полупроводниковый лазерный диод
параметры лазерных диодов включение
как подключить лазерный диод 5мвт 2вт
импульсный лазерный диод зеленый
управление лазерным диодом
лазерные диоды большой мощности
синий лазерный диод характеристики
модуль лазерного диода корпус
инфракрасный лазерный диод красный
питание лазерного диода

by HyperComments

Источник: https://xn--80aaafltebbc3auk2aepkhr3ewjpa.xn--p1ai/lazernye-diody/

Введение в лазерные диоды

Узнайте о лазерный диод, в том числе типы пакетов, приложений, схем привода, и некоторые технические характеристики лазерного диода.

Лазерный диод-полупроводниковый лазерный аппарат, который очень похож, как по форме, так и работы, светоизлучающий диод (СИД).

Термин лазер возник как аббревиатура: усиление света Стимулированным излучением. Таким образом, лазер-это устройство, которое излучает свет посредством процесса оптического усиления на основе стимулированной эмиссии электромагнитного излучения.

Лазерный диод электрически эквивалентна pin-диод. ПИН-диода (см. рис. 1 ниже) диод с широким, нелегированным собственного полупроводника регион, зажатый между пполупроводника-типа и н-типа полупроводника. Оба п-типа и н-типа регионов, как правило, сильно легированного.

Рис. 1. Изображение pin-диод. Изображения любезно Георг Wiora (р Шорш) [куб. см-С-СА 3.0]

Лазерный диод «активный регион» находится в Я (внутренней) области. Электроны и дырки (т. е. носители) не закачивается у меня регион С Н И П областей, соответственно. Рисунок 2 ниже показывает лазерный диод с делом срезаем. Фактический чипа лазерного диода является маленький черный чип на фронте; фотодиод на спине используется для контроля выходной мощности.

Рис. 2. Лазерный диод с делом срезаем. Изображения любезно Джон Maushammer [КС-СА 3.0]

Лазерные диоды, по сравнению с светодиодами, имеют гораздо более быстрое Время отклика и можете сосредоточить свои излучения в области как малые, как 1 мкм в диаметре.

Типы Пакетов

Лазерные диоды выпускаются в различных видах упаковки. Ниже приведены некоторые примеры:

Приложения

В диапазоне малых лазерных диодов используется в лазерных указках и сканеры штрих-кода. Впрочем, наиболее распространенных лазерных диодов можно найти в CD-ROM и CD-проигрыватель. Эти типы лазерных диодов производят невидимый луч на длине волны 780нм—что в ближнем инфракрасном спектре. Рис. 7 для области ближнего инфракрасного спектра.

Рис. 7. Рядом с ИК находится в инфракрасном спектре. Изображения любезно dew.globalsystemsscience.org

Диск DVD-RW (чтение/запись) диски использовать более мощные лазерные диоды, чем те, что используются в CD-дисках. Даже более мощные лазерные диоды синие нашли в Blu-ray проигрыватели (отсюда и название).

Видимые лазерные диоды нашли в штрих-код и UPC (Универсальный Код товара) сканеры (как те, которые используются в продуктовых магазинах), лазерные указки и устройства позиционирования нашли на рентгеновские аппараты, КТ и МРТ сканеры.

Чем короче длина волны лазеров (примерно 635 нм) нашли в DVD-устройств, что позволяет хранить в восемь раз больше данных по сравнению с компакт-диски; DVD-диски могут хранить около 5ГБ на диск, а компакт-диски могут хранить лишь около 650 МБ.

Еще одно применение лазерного света для молекулярной идентификации. По данным semanticscholar.org «контролируемая особенности фотофрагментации молекул и ионизации достигается с формы фемтосекундных лазерных импульсов в сочетании с масс-спектрометрией для достижения мощный многомерный инструмент для быстрого, точного, воспроизводимого и количественная молекулярная идентификация.»

Коллимирующей линзы (см. рисунок 8 ниже) используются в настройке спектрометров. Эти оптические линзы помогают коллимировать (т. е. сделать именно параллельно) свет, который позволяет пользователям спектрометр для контроля поля зрения, эффективность собрания, и пространственным разрешением.

Лазерный Диод Схема Привода

Правильная схема привода требуется во всех лазерных диодов. Без этого диода может опыт эксплуатации перепады температуры, обусловленные нестабильной инжекционного тока. Последствия могут варьироваться от немедленного и постоянного повреждения, вызванные сожжением диод—диод на сокращенную продолжительность жизни.

Схема привода в основном поставляет стабильный и предсказуемый ток на диод. Существует два основных метода, используемых для достижения желаемого стойкого оптического выхода лазерного диода. К ним относятся:

• Автоматический Текущий контроль (ACC) или постоянный ток управления. Эта техника, как это звучит, подает постоянный ток на диоде. Такой подход устраняет необходимость в фотодиод обратной связи. Недостатком этого простого и недорогого подхода заключается в том, что как температура лазера диода изменения, оптический выход также изменяется. Однако такие схемы привода могут быть дополнены диод контроля температуры схемотехника. Муфты постоянного тока с контролем температуры диодов оказался популярным решением.Однако, постоянного тока устройств, без контроля температуры по-прежнему используются в дешевых, маломощных и слаботочных ситуаций, и товаров (думать о тех ультра-дешевые лазерные указки, которые продаются в магазинах).
• Автоматическая регулировка мощности (APC) в цепи. Этот лазерный диод цепи привода используется фотодиод обратной связи, которая отслеживает выход и обеспечивает сигнал для управления лазерным диодом. Данная схема управления позволяет лазерный диод для поддержания постоянного уровня выходного сигнала. Этот автоматический постоянный метод управления мощностью мешает оптической выходной мощности увеличивается при понижении температуры лазерного диода. Однако, если недостаточно тепло-тонущий результаты в повышении температуры, оптическая сила уменьшится. В результате, цепь привода увеличит инъекций текущие в попытке поддержания необходимой постоянной оптической мощности.Как видно, это возможно, чтобы испытать тепла в результате лазерного могли быть повреждены или разрушены.

В зависимости от используемого типа цепи привода, критической точки, чтобы предотвратить ток от превышения максимального рабочего уровня. Делаю так, даже на наносекунду, может привести к повреждению покрытия зеркала на лазерный диод конечных граней. Иными словами, стандартный лабораторный блок питания никогда не должны использоваться для непосредственного питания лазерного диода, поскольку он не обеспечивает достаточной защиты цепи.

Имейте в виду, что большинство лазерного диода приложения требуют какой-то теплоотвод. Неправильного теплового расчета может привести лазерного диода температура перехода, чтобы быстро расти, а это может привести, повредить или уничтожить устройство.

Лазерный диод схему, на рис. 9 ниже, представляет собой простой схема с использованием источника постоянного тока.

Рис. 9. Простой лазерный диод драйвер схема использования ти LM317 (в формате PDF).

Более сложный драйвер лазера схема, на рис. 10 ниже, использует 10-битный ЦАП (через 3-проводной последовательный интерфейс) для работы лазерного диода при постоянной средней оптической мощности. Эта схема также позволяет использовать цифровую тактирующий/модуляции лазера.

В списке ниже пуля приведены компоненты, используемые в этой конструкции схема:

• Р6 преобразует ток фотодиода в напряжение.
• Компоненты С8, С6, С10 и IC3 составить «дырявый» цепи интегратора. Этот интегратор сглаживает различия в модуляции.
• Интегратор схема создает сигнал рассогласования по напряжению на R6 и сравнивая его с опорным напряжением на ЦАП (ІС1). Этот сигнал об ошибке драйвер для базы 1-го квартала, который контролирует оптической мощности путем регулирования тока через лазерный диод.
• С9 обеспечивает изоляцию и помогает стабилизировать IC3, когда основание 1 квартал контролируется сигнал от входного мод.
• Р1 гарантирует, что тока лазера ниже порога генерации, но достаточно высоким, чтобы позволить приемлемое время для общения и модуляции.

Важные Технические Характеристики Лазерный Диод

• Генерация (или лазера) длина волны, λп: длина волны света, излучаемого лазерным диодом.
  • Однорежимные устройства: длина волны одной спектральной линии лазерного диода.
  • Несколько режим устройств: длину волны спектральной линии с наибольшей интенсивностью.
• Пороговый ток, яче: тока, для которых коэффициент усиления удовлетворяет рабочее состояние.
  • Когда ниже порога текущий момент, очень мало света (лазера) испускается.

  • Когда на уровне или выше текущего значения, устройство начинает вырабатывать выходную мощность лазера.
• Рабочий ток, яОП: объем прямой ток через лазерный диод, необходимых для получения указанного выхода лазера при заданной рабочей температуре.

• Рабочее напряжение, вОП: прямого напряжения через лазерный диод, когда устройство производит его по указанному выхода лазера в заданном температурном режиме.
• Выходная оптическая Мощность, ПО: максимально допустимая мгновенная оптическая (лазерная) Выходная мощность. Это справедливо для любой непрерывный или импульсный Режимы работы.

• Диапазон рабочих температур: диапазон случае температуры, при которых лазерное устройство может работать безопасно.
• Фотодиод темновой ток, яд(ПД): ток утечки, когда фотодиод обратное смещение.
  • Темновой ток является одновременно температурой и зависит от напряжения.
  • Идеальный диод/фотодиод имеет текущее в обратном направлении.

• Склон эффективности СЭ: среднее значение увеличение оптической мощности, соответствующие изменения в прямой ток, когда лазер работает в активной области.
  • Это определение также называют дифференциальной эффективности.
• Время нарастания: время, необходимое для оптический выход, увеличится с 10% до 90% от ее максимального значения.

Резюме

Лазерные диоды-это полупроводниковые приборы, которые используют стимулированной эмиссии электромагнитного излучения и оптическое усиление излучать свет. Хотя некоторые применения лазеров были обсуждены в этой статье, список далеко не всеохватывающим. Обе американские военные и НАСА использует лазеры для нескольких приложений, например.

В то время как все лазеры должны быть признаны опасными для ваших глаз, и, поэтому, должны всегда соблюдаться, некоторые лазеры являются более мощными, чем другие. Основные лазеры, такие как дешевые лазерные указки, простая схема драйвера требуется, в то время как другие лазеры требуют сложных систем управления и охлаждения. Как лазеры и их схема драйвера в ногу со временем, мы, безусловно, найти новые области применения, в которых их использовать.

Источник: http://shemabook.ru/vvedenie-v-lazernye-diody