Làm thế nào để chọn Laser Diode?

Cácđiốt laserlà nhà vô địch ẩn danh của công nghệ laser hiện đại. Điốt laze ở khắp mọi nơi, từ Con trỏ laze đơn giản đến các vệ tinh liên lạc lượng tử phức tạp. Nó có hiệu quả vượt trội, cấu trúc nhỏ gọn, nhiều loại và quan trọng nhất là nó đang trở nên rẻ hơn.

Nhiều người đã cân nhắc sử dụng điốt laze trong các sản phẩm của họ, đôi khi là hệ thống hoàn toàn mới, đôi khi là vật thay thế cho các laze cũ. Khi đối mặt với nhiều loại ống thứ cấp laser, các kỹ sư nên chọn như thế nào?

Ví dụ, bốn bước sau đây giúp bạn xác định điốt laze mà bạn cần.

Bước 1: Chuyển đổi yêu cầu ứng dụng thành thông số laser

Để tìm điốt laze phù hợp cho ứng dụng hoặc sản phẩm của bạn, trước tiên bạn có thể muốn xác định một tập hợp các thông số dựa trên ứng dụng. Giả sử chúng ta muốn chế tạo một giao thoa kế laze để phân tích biên dạng bề mặt hoặc đo vận tốc.

Để chế tạo thiết bị, chúng ta cần một điốt laze có chiều dài nhất quán từ 1 đến 10 m và giao thoa kế phải thay đổi theo nhiệt độ (< 0.1 nm/K) and remained stable. We need a collimated Gaussian beam with a power of > 80 mW. The detector we used is based on silicon (Si) and is only suitable for < 1100 nm wavelength. In this case, the central wavelength itself and the polarization are less important. At present, we do not know the type of laser diode package.

Trong hình trên, các yêu cầu về ứng dụng hoặc sản phẩm được liệt kê ở bên trái và các thông số laser được liệt kê ở bên phải. Từ độ dài kết hợp, Δ có thể được tính bằng cách sử dụng chiều rộng dây ν=C /πL= 9.6-95.5 MHZ.

Đối với những người mới tham gia lĩnh vực này, điều quan trọng là phải hiểu ý nghĩa của các tham số này.

Độ dài kết hợp là khoảng cách mà tại đó sự kết hợp giảm đi đáng kể. Hãy tham khảo công thức sau:

Δν = C /πL

Trong đó Δν là băng thông (hoặc độ rộng của đường), C là tốc độ ánh sáng và L là độ dài kết hợp.

Độ phân giải quang phổ thể hiện mối quan hệ giữa băng thông (tính bằng nanomet) và bước sóng: R=λ/Δλ. Trong trường hợp máy quang phổ hoặc phổ tổng quát hơn, thước đo khả năng của laser để phân giải các đặc điểm của phổ điện từ.

Băng thông, cảm biến được sử dụng để phát hiện tín hiệu laser, thường sử dụng bộ lọc nhiễu để chặn ánh sáng xung quanh. Do đó, bước sóng của nguồn laser phải được giữ trong phạm vi truyền dẫn của bộ lọc. Trong trường hợp này, chúng ta thường có thể bỏ qua dung sai bước sóng trung tâm giới hạn.

Chất lượng chùm tia có thể được xác định theo nhiều cách. Một là hệ số M 2, cho biết mức độ gần của chùm tia với hình dạng Gaussian lý tưởng. Do đó, 1.0 đại diện cho một chùm Gauss hoàn hảo. Cái còn lại là tích tham số chùm tia (BPP), mà chúng ta phải nhân vòng eo chùm tia hội tụ với độ phân kỳ trường xa.

Cường độ, đại diện cho sức mạnh của tia laser trong khu vực chùm tia (tốt nhất là tiêu điểm). Vì vậy, các đơn vị là W/cm 2.

Cấu hình chùm tia đề cập đến sự phân bố cường độ của chùm tia laze. Nó có thể là đỉnh phẳng (phân bố hình chữ nhật) hoặc Gaussian. Các chùm đơn mode thường (gần như) Gaussian, trong khi các chùm đa mode thường không. Nó có thể có nhiều hình dạng khác nhau tùy thuộc vào số lượng và sự phân bố cường độ của các chế độ trộn.

Độ sáng của nguồn laser có thể được đo bằng công suất đầu ra và chất lượng chùm tia. Về cơ bản, đó là công suất laser chia cho BPP. Đơn vị là W/cm 2 lần sr.

Bước 2: Chọn loại laser

Trong bước thứ hai, chúng tôi sẽ mô tả cụ thể hơn về loại laser. Chúng tôi phải đối mặt với nhiều sự lựa chọn. Cách đúng đắn để tiếp cận vấn đề này là cân nhắc các lựa chọn. Các sắc thái của màu xám xác định các tùy chọn khác nhau thường được sử dụng cho các đi-ốt laser đơn mode.

Đối với một số loại điốt laze, chất lượng chùm tia cao hơn thường đi kèm với công suất đầu ra thấp hơn.

Chúng tôi dán nhãn các tham số phù hợp cho ứng dụng (lấy ví dụ về chế tạo giao thoa kế laser). Không có hạn chế về dung sai bước sóng. Vì vậy trọng lượng bằng không. Đối với băng thông, phạm vi tính toán nằm trong khoảng từ 10 đến 100 MHz, do đó < trong cột ống dẫn sóng sườn được ổn định; 50 MHz nghe có vẻ hợp lý. Vì đây là tham số chính nên trọng số là 2.

Bước 3: Chọn vật liệu laser

Bước sóng thường rất quan trọng đối với các ứng dụng.

Bảng 3 Phác thảo các vật liệu cụ thể và phạm vi bước sóng của chúng. Trong ví dụ này, máy dò dựa trên Si và bước sóng phát xạ laze bị giới hạn ở < 1100 nm. Điều này có nghĩa là điốt laze gali nitrit (GaN) hoặc gali arsenua (GaAs) có thể phù hợp với chúng tôi. Thông thường, các giải pháp tia cực tím (UV) đắt hơn so với điốt laze trong ánh sáng khả kiến ​​(VIS) hoặc cận hồng ngoại (NIR), vì vậy vật liệu từ vis đến NIR được đánh dấu.

Bước 4: Tạo sơ đồ cuối cùng và bắt đầu tìm kiếm nhà cung cấp

Bây giờ chúng tôi có tất cả các thông số cần thiết cho một diode laser phù hợp. Bảng 4 cho thấy một tập hợp các tham số bắt nguồn từ biểu đồ trước đó và chúng tôi sẽ thảo luận về các tham số khác bên dưới:

Chế độ hoạt động (CW, xung hoặc điều chế). Điều này có thể có tác động rất lớn đến việc quản lý nhiệt cũng như kiểu dáng bao bì. Đối với điốt laze xung hoặc điều chế xung có chu kỳ làm việc thấp, nhiệt thải ra có thể ít hơn và do đó kích thước gói nhỏ hơn.

Chuẩn trực chùm tia (không gian trống, phần tử quang học tích hợp hoặc đuôi lợn sợi quang). Phần lớn phụ thuộc vào ứng dụng của bạn. Thông thường, các giao diện đầu nối quang được tiêu chuẩn hóa, chẳng hạn như đầu nối ống sắt (FC) hoặc đầu nối tiêu chuẩn (SC), rất hữu ích.

đóng gói. Gói máy bay hoặc gói TO. Kích thước tổng thể, khả năng tương thích của các giải pháp hiện có, cấu hình chân cắm. Đây là tất cả những cân nhắc.

Với dữ liệu trong bảng trên, bạn có thể bắt đầu tìm kiếm nhà cung cấp đi-ốt laser, nhà cung cấp có thể hiểu nhu cầu của bạn dựa trên những dữ liệu này và cung cấp các giải pháp khả thi càng sớm càng tốt.

Thông tin liên lạc:

Nếu bạn có bất kỳ ý tưởng nào, vui lòng nói chuyện với chúng tôi. Bất kể khách hàng của chúng tôi ở đâu và yêu cầu của chúng tôi là gì, chúng tôi sẽ làm theo mục tiêu của mình để cung cấp cho khách hàng chất lượng cao, giá thấp và dịch vụ tốt nhất.