Как выбрать лазерный диод?

Лазерный диодявляется некоронованным скрытым чемпионом современной лазерной технологии. Лазерные диоды есть везде, от простых лазерных указок до сложных спутников квантовой связи. Он обладает превосходной эффективностью, компактной конструкцией, многочисленными типами и, самое главное, становится дешевле.

Многие люди рассматривали возможность использования лазерных диодов в своих продуктах, иногда в качестве совершенно новых систем, иногда в качестве замены старых лазеров. Перед лицом множества видов лазерных вторичных трубок, что должны выбрать инженеры?

Например, следующие четыре шага помогут вам определить, какой лазерный диод вам нужен.

Шаг 1: Преобразование требований приложения в параметры лазера

Чтобы найти правильный лазерный диод для вашего приложения или продукта, вы можете сначала определить набор параметров, основанных на приложении. Предположим, мы хотим построить лазерный интерферометр для анализа профиля поверхности или измерения скорости.

Для построения прибора нужен лазерный диод с длиной когерентности от 1 до 10 м, а интерферограмма должна меняться по температуре (< 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.

На рисунке выше требования к применению или продукту перечислены слева, а параметры лазера — справа. Исходя из когерентной длины, Δ можно рассчитать, используя ширину провода ν=C /πL= 9,6-95,5 МГц.

Для новичков в этой области важно понимать, что означают эти параметры.

Длина когерентности – это расстояние, на котором когерентность значительно ослабевает. Пожалуйста, обратитесь к следующей формуле:

Δν = C /πL

Где Δν — ширина полосы (или ширина линии), C — скорость света, а L — длина когерентности.

Спектральное разрешение представляет собой соотношение между шириной полосы (в нанометрах) и длиной волны: R=λ / Δλ. В случае спектрографа или более общего спектра - мера способности лазера разрешать особенности электромагнитного спектра.

Полосовые датчики, используемые для обнаружения лазерных сигналов, обычно используют интерференционные фильтры для блокировки окружающего света. Следовательно, длина волны лазерного источника должна находиться в пределах диапазона пропускания фильтра. В этом случае мы обычно можем игнорировать ограниченный допуск на среднюю длину волны.

Качество луча можно определить несколькими способами. Одним из них является коэффициент М 2 , который показывает, насколько близок луч к идеальной гауссовой форме. Таким образом, 1.0 представляет собой идеальный гауссов пучок. Другой - это произведение параметра луча (BPP), для которого мы должны умножить перетяжку сфокусированного луча на расходимость в дальней зоне.

Интенсивность, которая представляет собой мощность лазера в области луча (предпочтительно в фокусе). Таким образом, единицами измерения являются Вт/см 2 .

Профиль луча относится к распределению интенсивности лазерного луча. Он может быть плосковершинным (прямоугольное распределение) или гауссовым. Одномодовые лучи обычно (почти) гауссовые, а многомодовые — нет. Он может иметь различную форму в зависимости от количества и интенсивности распределения режимов смешения.

Яркость лазерного источника можно измерить по его выходной мощности и качеству луча. По сути, это мощность лазера, деленная на BPP. Единица Вт/см 2 раза ср.

Шаг 2: Выберите тип лазера

На втором этапе мы более конкретно опишем тип лазера. Мы сталкиваемся со многими выборами. Правильный подход к этой проблеме — взвесить варианты. Оттенки серого обозначают различные варианты, обычно используемые для одномодовых лазерных диодов.

Для некоторых типов лазерных диодов более высокое качество луча обычно сопровождается более низкой выходной мощностью.

Мы обозначаем параметры, подходящие для приложения (в качестве примера возьмем создание лазерного интерферометра). Ограничений по допускам длины волны нет. Значит вес равен нулю. Для ширины линии расчетный диапазон составляет от 10 до 100 МГц, поэтому < в столбце гребневого волновода стабилизируется; 50 МГц звучит разумно. Поскольку это ключевой параметр, вес равен 2.

Шаг 3: Выберите лазерный материал

Длина волны обычно очень важна для приложений.

Таблица 3 описывает конкретные материалы и их диапазон длин волн. В примере детектор выполнен на основе Si, а длина волны лазерного излучения ограничена < 1100 нм. Это означает, что нам могут подойти лазерные диоды на основе нитрида галлия (GaN) или арсенида галлия (GaAs). Как правило, ультрафиолетовые (УФ) решения дороже, чем лазерные диоды в видимом свете (VIS) или ближнем инфракрасном диапазоне (NIR), поэтому маркируется материал, работающий в видимой и ближней ИК областях.

Шаг 4: Создайте окончательные диаграммы и начните поиск поставщиков

Теперь у нас есть все параметры, необходимые для подходящего лазерного диода. В таблице 4 показан набор параметров, полученных из предыдущей диаграммы, а другие мы обсудим ниже:

Режим работы (непрерывный, импульсный или модуляционный). Это может оказать огромное влияние на управление теплом, а также на стили упаковки. Для импульсных или импульсно-модулированных лазерных диодов с низким рабочим циклом может быть меньше потерь тепла и, следовательно, меньшие размеры корпуса.

Коллимация луча (свободное пространство, встроенный оптический элемент или пигтейл). Многое зависит от вашего приложения. Часто полезны стандартизированные интерфейсы оптических разъемов, такие как разъемы с наконечником (FC) или стандартные разъемы (SC).

Инкапсуляция. Пакет самолета или пакет TO. Габаритные размеры, совместимость с существующими решениями, конфигурация выводов. Это все соображения.

Имея данные в приведенной выше таблице, вы можете начать поиск поставщиков лазерных диодов, поставщики могут понять ваши потребности на основе этих данных и как можно скорее предоставить возможные решения.

Контактная информация:

Если у вас есть какие-либо идеи, не стесняйтесь говорить с нами. Независимо от того, где находятся наши клиенты и каковы наши требования, мы будем следовать нашей цели, чтобы предоставить нашим клиентам высокое качество, низкие цены и лучший сервис.