Como escolher o diodo laser?

OLaser Diodoé o campeão oculto sem coroa da moderna tecnologia laser. Os diodos laser estão em toda parte, desde simples ponteiros laser até complexos satélites de comunicação quântica. Possui eficiência superior, construção compacta, vários tipos e, o mais importante, está se tornando mais barato.

Muitas pessoas consideraram o uso de diodos de laser em seus produtos, às vezes como sistemas totalmente novos, às vezes como substitutos de lasers mais antigos. Diante de muitos tipos de tubos secundários de laser, como os engenheiros devem escolher?

Como exemplo, as quatro etapas a seguir ajudam a determinar o diodo laser necessário.

Passo 1: Converta os requisitos da aplicação em parâmetros do laser

Para encontrar o diodo laser certo para sua aplicação ou produto, você pode primeiro determinar um conjunto de parâmetros com base na aplicação. Suponha que queremos construir um interferômetro a laser para análise de perfil de superfície ou medição de velocidade.

Para construir o dispositivo, precisamos de um diodo laser com comprimento coerente de 1 a 10 m, e o interferograma deve variar em temperatura (< 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.

Na imagem acima, os requisitos de aplicação ou produto estão listados à esquerda e os parâmetros do laser estão listados à direita. A partir do comprimento coerente, Δ pode ser calculado usando a largura do fio ν=C /πL= 9.6-95.5 MHZ.

Para quem é novo na área, é importante entender o que esses parâmetros significam.

O comprimento de coerência é a distância na qual a coerência decai significativamente. Por favor, consulte a seguinte fórmula:

Δν = C /πL

Onde Δν é a largura de banda (ou largura da linha), C é a velocidade da luz e L é o comprimento de coerência.

A resolução espectral representa a relação entre largura de banda (em nanômetros) e comprimento de onda: R=λ / Δλ. No caso de um espectrógrafo ou espectro mais geral, uma medida da capacidade do laser de resolver características do espectro eletromagnético.

Bandpass, sensores usados ​​para detectar sinais de laser, geralmente usam filtros de interferência para bloquear a luz ambiente. Portanto, o comprimento de onda da fonte laser deve ser mantido dentro da faixa de transmissão do filtro. Nesse caso, geralmente podemos ignorar a tolerância limitada do comprimento de onda central.

A qualidade do feixe pode ser definida de várias maneiras. Um deles é o fator M 2, que indica o quão próximo o feixe está da forma gaussiana ideal. Assim, 1.0 representa um feixe gaussiano perfeito. O outro é o produto do parâmetro do feixe (BPP), para o qual devemos multiplicar a cintura do feixe focalizado pela divergência de campo distante.

Intensidade, que representa a potência do laser na área do feixe (de preferência o ponto focal). Portanto, as unidades são W/cm 2.

O perfil do feixe refere-se à distribuição de intensidade do feixe de laser. Pode ser plana (distribuição retangular) ou gaussiana. Os feixes monomodo são geralmente (quase) gaussianos, enquanto os feixes multimodo geralmente não são. Pode ter uma variedade de formas dependendo do número e distribuição de intensidade dos modos de mistura.

O brilho da fonte de laser pode ser medido por sua potência de saída e qualidade do feixe. Essencialmente, é a potência do laser dividida pelo BPP. A unidade é W/cm 2 vezes sr.

Passo 2: Selecione um tipo de laser

Na segunda etapa, descreveremos o tipo de laser mais especificamente. Enfrentamos muitas escolhas. A maneira certa de abordar esse problema é pesar as opções. Tons de cinza identificam as diferentes opções comumente usadas para diodos laser monomodo.

Para alguns tipos de diodos laser, maior qualidade de feixe geralmente acompanha menor potência de saída.

Rotulamos os parâmetros adequados para a aplicação (como exemplo, a construção de um interferômetro a laser). Não há restrições quanto às tolerâncias de comprimento de onda. Então o peso é zero. Para a largura de linha, a faixa de cálculo está entre 10 e 100 MHz, então o < na coluna do guia de onda do cume é estabilizado; 50 MHz soa razoável. Como esse é um parâmetro chave, o peso é 2.

Passo 3: Selecione o material do laser

Comprimento de onda é geralmente muito importante para aplicações.

Tabela 3 Descreve materiais específicos e sua faixa de comprimentos de onda. No exemplo, o detector é baseado em Si e o comprimento de onda de emissão do laser é limitado a < 1100 nm. Isso significa que os diodos laser de nitreto de gálio (GaN) ou arsenieto de gálio (GaAs) podem ser adequados para nós. Normalmente, as soluções ultravioleta (UV) são mais caras do que os diodos laser em luz visível (VIS) ou infravermelho próximo (NIR), portanto, o material vis-to-NIR é marcado.

Etapa 4: criar diagramas finais e começar a procurar fornecedores

Agora temos todos os parâmetros necessários para um diodo laser adequado. A Tabela 4 mostra um conjunto de parâmetros derivados do gráfico anterior, e discutimos outros abaixo:

Modo de operação (CW, pulso ou modulação). Isso pode ter um grande impacto no gerenciamento de calor, bem como nos estilos de embalagem. Para diodos laser pulsados ​​ou modulados por pulso com ciclo de trabalho baixo, pode haver menos calor residual e, portanto, tamanhos de embalagem menores.

Colimação de feixe (espaço livre, elemento óptico integrado ou pigtail de fibra). Muito depende da sua aplicação. Frequentemente, interfaces de conectores ópticos padronizados, como conectores virola (FC) ou conectores padrão (SC), são úteis.

Encapsulamento. Pacote de avião ou pacote TO. Tamanho geral, compatibilidade de soluções existentes, configuração de pinos. Todas essas são considerações.

Com os dados da tabela acima, você pode começar a procurar fornecedores de diodos laser, os fornecedores podem entender suas necessidades com base nesses dados e fornecer possíveis soluções o mais rápido possível.

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