Como escolher um diodo laser: comprimento de onda, potência e guia de embalagem

Como escolher o diodo laser certo para sua aplicação

Escolher o diodo laser certo significa equilibrar comprimento de onda, potência óptica, modo de operação, pacote, características do feixe, requisitos de driver e gerenciamento térmico. Este guia explica as principais especificações que os engenheiros e compradores OEM devem revisar antes de selecionar um diodo laser para aplicações LiDAR, médicas, industriais, de detecção, bombeamento e outras.

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Escolhendo um adequadodiodo laserenvolve mais do que especificar o comprimento de onda e a potência de saída. O dispositivo também precisa corresponder ao sistema óptico, driver, design de resfriamento, modo operacional e requisitos de aplicação.

Uma seleção inadequada pode levar à baixa eficiência do sistema, saída instável, superaquecimento ou redução da vida útil. Para equipamentos OEM, sistemas industriais, dispositivos médicos, LiDAR, sensores, bombeamento a laser e instrumentos científicos, vale a pena revisar as principais especificações antes de selecionar uma peça.

O comprimento de onda é geralmente o primeiro parâmetro a ser definido porque diferentes materiais, detectores e componentes ópticos respondem de maneira diferente à luz.

Os comprimentos de onda comuns do diodo laser incluem:

O comprimento de onda correto depende das características de absorção do material alvo, da sensibilidade do detector e dos componentes ópticos usados ​​no sistema.

Por exemplo,Diodos laser de 808nmsão amplamente usados ​​para bombeamento a laser-de estado sólido, enquantoDiodos laser pulsados ​​​​905nmsão comumente usados ​​em sistemas-de localização de alcance e LiDAR.

Observação:Os VCSELs também são amplamente usados ​​em detecção 3D e em algumas aplicações LiDAR, enquanto os diodos laser{1}emissores de borda continuam comuns em sistemas industriais e de bombeamento de alta-potência.

Uma vez definido o comprimento de onda, calcule quanta potência óptica realmente é necessária para atingir o alvo.

A saída nominal de um diodo laser não é igual à potência utilizável após o sistema óptico. As perdas podem ocorrer através de lentes, espelhos, janelas de proteção, filtros, feixes-ópticos e acoplamento de fibra.

Usar significativamente mais energia do que o necessário pode aumentar o custo dos componentes, a geração de calor, os requisitos-de fonte de alimentação e os requisitos de segurança do laser.

Ao mesmo tempo, operar continuamente um diodo laser próximo à sua classificação máxima absoluta pode reduzir a confiabilidade-de longo prazo.

Para aplicações-de alta potência, geralmente é melhor permitir alguma margem operacional em vez de projetar em torno da especificação máxima.

Os diodos laser normalmente são operados em modo de onda-contínua (CW) ou pulsado.

Diodos laser CWfornecem saída óptica contínua e são amplamente utilizados em bombeamento a laser, equipamentos médicos, iluminação, sistemas industriais e instrumentos científicos.

Diodos laser pulsadosgeram pulsos ópticos curtos e são comumente usados ​​em LiDAR, telêmetros a laser, sistemas de tempo-de{1}}voo e detecção óptica.

Para aplicações pulsadas, apenas a potência de pico não é suficiente para avaliar o dispositivo. Largura de pulso, taxa de repetição, ciclo de trabalho, corrente de acionamento e limites térmicos também devem ser revisados.

Um diodo laser que pode produzir alta potência de pico durante pulsos curtos pode não ser adequado para operação contínua no mesmo nível de saída.

O design do pacote afeta a dissipação de calor, a montagem mecânica, o alinhamento óptico e a integração do sistema.

PARA-Pode

Os diodos laser TO{0}}can, incluindo os pacotes TO-18, TO-56 e TO-9, são compactos e comumente usados ​​em alinhamento, detecção, medição e sistemas ópticos de baixa a média potência.

C-Montagem

D-diodos laser montados geralmente são selecionados para aplicações-de maior potência, onde é necessária uma transferência de calor eficiente. Eles podem ser montados diretamente em um dissipador de calor externo.

Fibra-acoplada

Os diodos laser{0}acoplados por fibra fornecem a saída óptica por meio de uma fibra óptica. Isso é útil quando a fonte do laser precisa estar localizada longe do ponto de saída ou quando o alinhamento óptico no espaço-livre é difícil de implementar.

Para sistemas-de potência mais alta, a seleção do pacote deve ser considerada juntamente com o projeto de resfriamento.

Os diodos laser{0}emissores de borda normalmente não produzem um feixe perfeitamente circular.

A divergência-rápida do eixo normalmente é muito maior do que a divergência-lenta do eixo, especialmente em dispositivos-de alta potência.

Os principais parâmetros do feixe incluem:

• Divergência-rápida do eixo
• Divergência-lenta do eixo
• Tamanho do feixe
• Perfil de feixe
• Astigmatismo
• Diâmetro do núcleo da fibra e abertura numérica para dispositivos-acoplados por fibra

Aplicações que exigem um feixe colimado ou fortemente focado podem precisar de óptica adicional.

É por isso que dois diodos laser com o mesmo comprimento de onda e potência nominal de saída podem funcionar de maneira muito diferente no mesmo sistema óptico.

Os diodos laser são dispositivos semicondutores acionados por corrente e normalmente devem ser operados com um driver de diodo laser de corrente constante-adequado.

Especificações elétricas importantes incluem:

• Corrente operacional
• Corrente limite
• Corrente máxima
• Tensão direta
• Eficiência de inclinação

Picos de corrente e descargas eletrostáticas podem danificar a junção do laser, às vezes sem falha visível imediata. A proteção adequada do driver e o manuseio seguro-de ESD são, portanto, importantes durante testes, montagem e produção.

O gerenciamento térmico é igualmente importante. À medida que a temperatura da junção aumenta, a potência de saída, a eficiência, a corrente limite, o comprimento de onda e a vida útil podem mudar.

Dependendo do nível de potência, os métodos de resfriamento podem incluir dissipadores de calor passivos, resfriamento com-ar forçado, resfriadores termoelétricos ou resfriamento a água.

Para aplicações sensíveis-ao comprimento de onda, como bombeamento a laser, o controle ativo de temperatura também pode ser necessário porque o comprimento de onda da emissão muda com a temperatura.

Dois produtos anunciados como "diodos laser 808nm 5W" podem não ser intercambiáveis.

Não confie apenas nas especificações do título. Compare a ficha técnica completa antes de fazer um pedido.

Para aplicações OEM, revise também as classificações máximas absolutas, as condições de armazenamento, as recomendações de montagem e quaisquer dados de vida útil ou confiabilidade disponíveis.

Selecionar um dispositivo com base apenas no comprimento de onda e na potência óptica nominal pode levar a problemas de integração posteriormente.

Diferentes aplicações colocam prioridades diferentes nas especificações do diodo laser.

ParaLiDAR e telêmetro, largura de pulso, potência de pico, comprimento de onda, velocidade de comutação e compatibilidade do detector são importantes.

Paraequipamento médico a laser, a estabilidade do comprimento de onda, a consistência da saída, o controle térmico e a confiabilidade-de longo prazo podem ser mais importantes.

Parasistemas de bombeamento-industriais e a laser, os engenheiros geralmente se concentram na potência óptica, na eficiência-da tomada de parede, no resfriamento, na robustez do pacote e na vida útil.

Antes de contactar um fornecedor, é útil definir:

• Comprimento de onda necessário
• Potência de saída óptica necessária
• Operação CW ou pulsada
• Pacote preferido
• Método de resfriamento disponível
• Requisitos de feixe ou fibra
• Ambiente operacional
• Vida útil esperada do serviço

Fornecer esses detalhes torna mais fácil para o fornecedor identificar opções adequadas de diodo laser.

Não existe um único diodo laser “melhor”. A escolha certa é aquela que se adapta ao sistema completo.

Comece com o comprimento de onda e a potência óptica utilizável e, em seguida, avalie o modo operacional, o pacote, as características do feixe, os requisitos do driver e o gerenciamento térmico.

Para OEM ou aplicações especializadas, revisar a folha de dados completa e compartilhar as condições operacionais reais com o fornecedor pode ajudar a reduzir problemas de integração e melhorar a confiabilidade-de longo prazo.

Nossa equipe técnica oferece suporte à seleção de diodo laser OEM e correspondência de aplicação. Se precisar de ajuda para escolher um comprimento de onda, nível de potência, pacote ou modo de operação adequado, sinta-se à vontade paraentre em contato com nossa equipe de engenharia.