Guia de pinagem de diodo laser: configurações de pinos, polaridade e compatibilidade de driver

A diodo laserpacote pode parecer enganosamente simples. Um dispositivo TO-can típico pode ter apenas dois, três ou quatro condutores, mas conectar esses condutores incorretamente pode significar qualquer coisa, desde uma saída óptica instável até um diodo danificado.

O problema é que não existe um únicodiodo laserpinagemisso se aplica a todos os pacotes. Dois diodos laser podem ter o mesmo diâmetro de lata, potência óptica semelhante e até mesmo o mesmo número de pinos enquanto usam conexões internas diferentes.

Para engenheiros que substituem um diodo ou integram um em um sistema OEM, a abordagem segura é simples: identificar o realconfiguração do pino do diodo laser, confirme a polaridade, entenda o que o fotodiodo do monitor está fazendo e, em seguida, verifique se o driver do diodo laser selecionado suporta esse arranjo elétrico.

No centro da embalagem está o próprio diodo laser, com umânodo LDe umCátodo LD. Aplique a corrente direta correta e a junção emite luz laser.

Muitos diodos laser TO-podem também conter um segundo dispositivo semicondutor: ummonitorar fotodiodo, frequentemente abreviado como PD ou MPD. Ele detecta uma parte da saída óptica, geralmente na parte traseira da cavidade do laser. Esse sinal pode ser usado por um driver de diodo laser para monitorar a saída ou manter a potência óptica constante. Newport, por exemplo, descreve o monitoramento-da face traseira como uma forma de manter a saída do laser em um nível de potência constante.

É por isso que um diodo laser de três{0}}pinos não deve ser considerado como "positivo, negativo e controle".

O terceiro terminal é comumente associado ao fotodiodo do monitor ou a uma conexão elétrica compartilhada entre o LD e o PD. Dependendo do dispositivo, um fio também pode ser conectado à caixa metálica.

Esta distinção é importante. Opolaridade do diodo lasere a polaridade do fotodiodo são questões distintas e ambas podem afetar a maneira como o dispositivo se conecta a um driver.

A contagem de pinos fornece um ponto de partida útil, mas não um diagrama de fiação universal.

Um diodo laser borboleta de 14-pinos, por exemplo, é um problema de integração muito diferente de um TO-can de 5,6 mm e três-pinos. Os pinos adicionais podem estar associados ao controle de temperatura, monitoramento e outras funções do pacote, em vez da própria junção do laser.

A regra importante é simples:

O número de terminais não define a pinagem elétrica.

Nunca presuma que o pino 1 é sempre o ânodo do diodo laser ou que o terminal central de cada pacote de três{1}}pinos está sempre aterrado.

OPinagem de diodo laser de 3 pinosé onde começam muitos erros de fiação.

Um pacote contendo um diodo laser e um fotodiodo monitor pode ser conectado de diversas maneiras. Em um arranjo-de ânodo comum, o LD e o PD compartilham uma conexão de ânodo. Em uma configuração-de cátodo comum, seus cátodos compartilham uma conexão.

Existem também acordos mistos em que oCátodo LD e ânodo PDcompartilhar um terminal, ou oÂnodo LD e cátodo PDsão comuns. O terminal compartilhado também pode ser amarrado à caixa metálica, dependendo do design da embalagem.

Esta não é apenas uma distinção teórica. A documentação do fabricante mostra dispositivos reais com arranjos específicos. Um exemplo do catálogo da Thorlabs usa o pino 1 como cátodo do laser, o pino 2 como caixa comum e o pino 3 como ânodo do diodo monitor. Esse exemplo é útil precisamente porque demonstra por que a posição física do condutor por si só não é suficiente para identificar um diodo desconhecido.

Então, quando alguém pergunta: "Qual é a pinagem padrão de um diodo laser de três{0}}pinos?", a resposta mais útil é:

Não existe uma atribuição de pinos que possa ser aplicada com segurança a cada diodo laser de 3 pinos. Verifique o número da peça e a folha de dados específicas.

Mesmo com a ficha técnica correta à sua frente, um detalhe ainda pode causar problemas:direção de visualização.

Alguns desenhos de embalagens mostram o dispositivo de baixo, olhando diretamente para os cabos. Outros usam uma vista superior. Leia um desenho de vista-inferior como se fosse uma vista superior e as posições dos pinos podem aparecer espelhadas.

Antes de conectar o diodo, verifique cuidadosamente o desenho quanto à direção de visualização, numeração dos pinos, aba ou entalhe da caixa, borda achatada, marcações de ânodo/cátodo LD, marcações de ânodo/cátodo PD, conexão da caixa e quaisquer pinos NC ou "sem conexão".

Não use apenas o formato da embalagem como substituto da folha de dados.

Isto se torna especialmente importante durante o trabalho de substituição. Um novo diodo pode se encaixar fisicamente na montagem do diodo laser existente, embora tenha uma configuração de pinos internos diferente.

Em outras palavras:

Compatibilidade mecânica não significa necessariamente compatibilidade elétrica.

Essa verificação pode evitar um erro surpreendentemente caro.

Omonitorar fotodiodofornece ao sistema informações sobre a saída óptica do laser.

Em um modo de operação de corrente-constante ou ACC, o driver regula a corrente por meio do diodo laser. O fotodiodo monitor pode simplesmente ser medido separadamente-ou nem mesmo ser usado.

Em umControle Automático de Potência (APC)sistema, entretanto, o fotodiodo monitor torna-se parte do circuito de feedback. O driver lê a corrente do fotodiodo e ajusta a corrente do laser para manter uma saída óptica alvo.

Isso significa que a seleção do driver deve considerar mais do que a corrente LD máxima.

O engenheiro também precisa sabermonitorar a polaridade do fotodiodo, corrente esperada do fotodiodo, se o driver suporta essa conexão PD e como o terminal comum ou caixa do pacote é referenciado.

Diferentes designs de driver lidam com essas conexões de maneira diferente. Alguns usam saídas flutuantes para acomodar uma ampla gama de configurações de pacotes de laser; Newport, por exemplo, descreve especificamente um driver com uma saída totalmente flutuante destinada a acomodar diferentes arranjos de pinos de pacote.

Esta é uma das razões pelas quais um driver existente não deve ser automaticamente considerado compatível com um diodo laser substituto.

Suponha que dois diodos laser compartilhem o mesmo comprimento de onda, potência de saída semelhante e o mesmo diâmetro de lata TO-. Um pode simplesmente substituir o outro?

Não necessariamente.

Ocompatibilidade de driver de diodo lasera verificação deve abranger toda a interface elétrica, não apenas as especificações ópticas.

O diodo de substituição pode ter uma polaridade LD diferente ou uma conexão comum. Seu fotodiodo monitor pode ser invertido em relação ao dispositivo original. A caixa pode ser eletricamente conectada em uma parte e isolada em outra. A corrente operacional necessária e a tensão de conformidade também podem ser diferentes.

A arquitetura do driver também é importante. Um driver projetado em torno de uma conexão comum específica pode não suportar todas as configurações de fotodiodo-de monitor. A documentação do driver do fabricante mostra que a polaridade PD suportada e o arranjo elétrico podem ser requisitos de compatibilidade explícitos, em vez de detalhes opcionais.

Para um projetista OEM, isso torna ofolha de dados do diodo laser e folha de dados do driver do laser um par correspondente. Ler apenas um deles não é suficiente.

Uma revisão útil do projeto faz duas perguntas distintas: o driver pode fornecer o diodo laser com segurança e seu circuito de monitoramento pode interagir corretamente com o fotodiodo-integrado?

Somente quando ambas as respostas forem claras a interface elétrica deverá ser tratada como confirmada.

Para equipamentos de produção, é útil documentar a interface elétrica antes de aprovar um diodo laser ou peça de reposição.

Para construtores de máquinas, também vale a pena colocar essas informações na lista técnica e na documentação de montagem. Isso torna muito mais fácil o fornecimento futuro e a avaliação-de segunda fonte.

Existe uma pinagem de diodo laser de 3 pinos padrão?

Nenhum arranjo universal de três{0}}pinos pode ser assumido em todos os diodos laser. Um dispositivo de 3 pinos pode conter um diodo laser e um fotodiodo monitor com um ânodo compartilhado, um cátodo compartilhado ou outra configuração comum. Sempre identifique o número exato da peça e verifique a folha de dados do fabricante antes de fazer a fiação.

Como posso identificar o ânodo e o cátodo do diodo laser?

Comece com o fabricantediagrama de pinagem de diodo laserem vez da posição de liderança física. Verifique se o diagrama é mostrado de cima ou de baixo e use a aba da embalagem, o entalhe ou outro recurso de referência para estabelecer a orientação. Para um diodo laser desconhecido ou sensível, evite aplicar corrente de teste arbitrária simplesmente para determinar a polaridade.

Posso usar o mesmo driver de diodo laser após substituir o diodo?

Possivelmente, mas a aptidão física não é suficiente. Confirme a polaridade do LD, a corrente operacional, a tensão de conformidade, monitore a-polaridade do fotodiodo, a conexão comum/caixa e o modo operacional suportado pelo driver. Se a APC for necessária, monitorar-a compatibilidade do fotodiodo se tornará particularmente importante.

A pinagem de diodo laserpode parecer um pequeno detalhe, mas em um sistema laser OEM ele fica diretamente entre a fonte do laser e os componentes eletrônicos que o controlam. A confirmação antecipada da conexão facilita a seleção do driver, reduz o risco de substituição e evita o redesenho de uma interface depois que o restante do sistema já foi construído.

Se você estiver selecionando umDiodo laser OEMpara um sistema novo ou existente, envie-nos o comprimento de onda necessário, potência de saída óptica, tipo de pacote, configuração de pinos, corrente operacional, requisitos de driver e quantidade estimada do projeto. Podemos ajudar a avaliar um diodo laser e uma configuração elétrica adequados para sua aplicação.