Hur väljer man laserdiod?

DeLaserdiodär den okrönte dolda mästaren inom modern laserteknik. Laserdioder finns överallt, från enkla laserpekare till komplexa kvantkommunikationssatelliter. Den har överlägsen effektivitet, kompakt konstruktion, många typer, och viktigast av allt, den blir billigare.

Många har övervägt att använda laserdioder i sina produkter, ibland som helt nya system, ibland som ersättning för äldre lasrar. Inför många typer av sekundära laserrör, hur ska ingenjörer välja?

Som ett exempel hjälper följande fyra steg dig att bestämma vilken laserdiod du behöver.

Steg 1: Konvertera applikationskrav till laserparametrar

För att hitta rätt laserdiod för din applikation eller produkt, kanske du först vill bestämma en uppsättning parametrar baserat på applikationen. Anta att vi vill bygga en laserinterferometer för ytprofilanalys eller hastighetsmätning.

För att konstruera enheten behöver vi en laserdiod med en koherent längd på 1 till 10 m, och interferogrammet bör variera i temperatur (< 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.

På bilden ovan är applikations- eller produktkrav listade till vänster och laserparametrar till höger. Från den koherenta längden kan Δ beräknas med hjälp av trådbredden ν=C /πL= 9.6-95.5 MHZ.

För de nya på området är det viktigt att förstå vad dessa parametrar betyder.

Koherenslängden är det avstånd från vilket koherensen avtar avsevärt. Se följande formel:

Δν = C /πL

Där Δν är bandbredden (eller linjebredden), C är ljusets hastighet och L är koherenslängden.

Spektralupplösningen representerar förhållandet mellan bandbredd (i nanometer) och våglängd: R=λ / Δλ. När det gäller en spektrograf eller mer allmänt spektrum, ett mått på laserns förmåga att lösa upp egenskaper hos det elektromagnetiska spektrumet.

Bandpass, sensorer som används för att detektera lasersignaler, använder vanligtvis interferensfilter för att blockera omgivande ljus. Därför måste våglängden för laserkällan hållas inom filtrets överföringsområde. I det här fallet kan vi vanligtvis ignorera den begränsade centrumvåglängdstoleransen.

Strålkvaliteten kan definieras på flera sätt. Den ena är M 2 -faktorn, som indikerar hur nära strålen är den ideala gaussiska formen. Således representerar 1.0 en perfekt gaussisk stråle. Den andra är strålparameterprodukten (BPP), för vilken vi måste multiplicera den fokuserade strålens midja med divergensen från fjärrfältet.

Intensitet, som representerar laserns kraft i strålområdet (helst brännpunkten). Så enheterna är W/cm 2.

Strålprofilen avser laserstrålens intensitetsfördelning. Den kan vara platt (rektangulär fördelning) eller gaussisk. Enkelmodsstrålar är vanligtvis (nästan) Gaussiska, medan multimodstrålar vanligtvis inte är det. Den kan ha en mängd olika former beroende på antalet och intensitetsfördelningen av blandningslägena.

Laserkällans ljusstyrka kan mätas genom dess uteffekt och strålkvalitet. I huvudsak är det lasereffekten dividerad med BPP. Enheten är W/cm 2 gånger sr.

Steg 2: Välj en lasertyp

I det andra steget kommer vi att beskriva lasertypen mer specifikt. Vi står inför många val. Det rätta sättet att närma sig detta problem är att väga alternativen. Nyanser av grått identifierar de olika alternativen som vanligtvis används för laserdioder i singelläge.

För vissa typer av laserdioder följer vanligtvis högre strålkvalitet lägre uteffekt.

Vi märker de parametrar som är lämpliga för applikationen (ta att bygga en laserinterferometer som ett exempel). Det finns inga begränsningar för våglängdstoleranser. Så vikten är noll. För linjebredden är beräkningsområdet mellan 10 och 100 MHz, så < i åsvågledarkolumnen stabiliseras; 50 MHz låter rimligt. Eftersom detta är en nyckelparameter är vikten 2.

Steg 3: Välj lasermaterial

Våglängd är vanligtvis mycket viktig för applikationer.

Tabell 3 beskriver specifika material och deras våglängdsintervall. I exemplet är detektorn baserad på Si, och laseremissionsvåglängden är begränsad till < 1100 nm. Det betyder att laserdioder för galliumnitrid (GaN) eller galliumarsenid (GaAs) kan vara lämpliga för oss. Vanligtvis är ultravioletta (UV) lösningar dyrare än laserdioder i synligt ljus (VIS) eller nära infrarött (NIR), så vis-till-NIR-materialet är markerat.

Steg 4: Skapa slutliga diagram och börja leta efter leverantörer

Vi har nu alla parametrar som behövs för en lämplig laserdiod. Tabell 4 visar en uppsättning parametrar härledda från föregående diagram, och vi diskuterar andra nedan:

Arbetssätt (CW, puls eller modulering). Detta kan ha en enorm inverkan på värmehanteringen såväl som förpackningsstilar. För pulsade eller pulsmodulerade laserdioder med låg driftcykel kan det finnas mindre spillvärme och därför mindre förpackningsstorlekar.

Strålkollimation (fritt utrymme, integrerat optiskt element eller fiberstjärt). Mycket beror på din ansökan. Ofta är standardiserade optiska anslutningsgränssnitt, såsom hylsanslutningar (FC) eller standardanslutningar (SC), användbara.

Inkapsling. Planpaket eller TO-paket. Total storlek, kompatibilitet för befintliga lösningar, stiftkonfiguration. Dessa är alla överväganden.

Med data i tabellen ovan kan du börja leta efter leverantörer av laserdioder, leverantörer kan förstå dina behov baserat på dessa data och tillhandahålla möjliga lösningar så snart som möjligt.

Kontaktinformation:

Om du har några idéer får du gärna prata med oss. Oavsett var våra kunder är och vilka våra krav är, kommer vi att följa vårt mål att ge våra kunder hög kvalitet, låga priser och den bästa servicen.