¿Cómo elegir el diodo láser?

ElDiodo láseres el campeón oculto sin corona de la tecnología láser moderna. Los diodos láser están en todas partes, desde simples punteros láser hasta complejos satélites de comunicación cuántica. Tiene una eficiencia superior, una construcción compacta, numerosos tipos y, lo que es más importante, cada vez es más barato.

Muchas personas han considerado el uso de diodos láser en sus productos, a veces como sistemas nuevos, a veces como reemplazos de láseres más antiguos. Frente a muchos tipos de tubos secundarios láser, ¿cómo deberían elegir los ingenieros?

Como ejemplo, los siguientes cuatro pasos lo ayudarán a determinar el diodo láser que necesita.

Paso 1: Convierta los requisitos de la aplicación en parámetros láser

Para encontrar el diodo láser adecuado para su aplicación o producto, es posible que primero desee determinar un conjunto de parámetros en función de la aplicación. Supongamos que queremos construir un interferómetro láser para el análisis del perfil de la superficie o la medición de la velocidad.

Para construir el dispositivo, necesitamos un diodo láser con una longitud coherente de 1 a 10 m, y el interferograma debe variar en 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.

En la imagen de arriba, los requisitos de la aplicación o del producto se enumeran a la izquierda y los parámetros del láser se enumeran a la derecha. A partir de la longitud coherente, Δ se puede calcular utilizando el ancho de cable ν=C /πL= 9.6-95.5 MHZ.

Para aquellos nuevos en el campo, es importante comprender qué significan estos parámetros.

La longitud de coherencia es la distancia a la que la coherencia decae significativamente. Por favor, consulte la siguiente fórmula:

Δν = C /πL

Donde Δν es el ancho de banda (o ancho de línea), C es la velocidad de la luz y L es la longitud de coherencia.

La resolución espectral representa la relación entre el ancho de banda (en nanómetros) y la longitud de onda: R=λ / Δλ. En el caso de un espectrógrafo o un espectro más general, una medida de la capacidad del láser para resolver características del espectro electromagnético.

Los sensores de paso de banda que se utilizan para detectar señales láser suelen utilizar filtros de interferencia para bloquear la luz ambiental. Por lo tanto, la longitud de onda de la fuente láser debe mantenerse dentro del rango de transmisión del filtro. En este caso, generalmente podemos ignorar la tolerancia de longitud de onda central limitada.

La calidad del haz se puede definir de varias maneras. Uno es el factor M 2, que indica qué tan cerca está el haz de la forma gaussiana ideal. Por lo tanto, 1.0 representa un haz gaussiano perfecto. El otro es el producto del parámetro del haz (BPP), para el cual debemos multiplicar la cintura del haz enfocado por la divergencia de campo lejano.

Intensidad, que representa la potencia del láser en el área del haz (preferiblemente el punto focal). Entonces las unidades son W/cm 2.

El perfil del haz se refiere a la distribución de intensidad del haz láser. Puede ser plano (distribución rectangular) o gaussiano. Los haces monomodo suelen ser (casi) gaussianos, mientras que los haces multimodo no suelen serlo. Puede tener una variedad de formas dependiendo del número y la distribución de la intensidad de los modos de mezcla.

El brillo de la fuente láser se puede medir por su potencia de salida y la calidad del haz. Esencialmente, es la potencia del láser dividida por BPP. La unidad es W/cm 2 veces sr.

Paso 2: Seleccione un tipo de láser

En el segundo paso, describiremos el tipo de láser más específicamente. Nos enfrentamos a muchas opciones. La forma correcta de abordar este problema es sopesar las opciones. Los tonos de gris identifican las diferentes opciones comúnmente utilizadas para los diodos láser monomodo.

Para algunos tipos de diodos láser, una mayor calidad del haz suele ir acompañada de una menor potencia de salida.

Etiquetamos los parámetros adecuados para la aplicación (tomemos como ejemplo la construcción de un interferómetro láser). No hay restricciones en las tolerancias de longitud de onda. Entonces el peso es cero. Para el ancho de línea, el rango de cálculo está entre 10 y 100 MHz, por lo que el < en la columna de la guía de ondas de cresta está estabilizado; 50 MHz suena razonable. Dado que este es un parámetro clave, el peso es 2.

Paso 3: Seleccione el material láser

La longitud de onda suele ser muy importante para las aplicaciones.

La Tabla 3 describe materiales específicos y su rango de longitudes de onda. En el ejemplo, el detector se basa en Si y la longitud de onda de emisión del láser está limitada a < 1100 nm. Esto significa que los diodos láser de nitruro de galio (GaN) o arseniuro de galio (GaAs) pueden ser adecuados para nosotros. Por lo general, las soluciones ultravioleta (UV) son más costosas que los diodos láser en luz visible (VIS) o infrarrojo cercano (NIR), por lo que el material vis-to-NIR está marcado.

Paso 4: crea diagramas finales y comienza a buscar proveedores

Ahora tenemos todos los parámetros necesarios para un diodo láser adecuado. La Tabla 4 muestra un conjunto de parámetros derivados del gráfico anterior, y discutimos otros a continuación:

Modo de operación (CW, pulso o modulación). Esto puede tener un gran impacto en la gestión del calor, así como en los estilos de envasado. Para diodos láser pulsados ​​o modulados por pulsos con ciclo de trabajo bajo, puede haber menos calor residual y, por lo tanto, tamaños de paquete más pequeños.

Colimación de haces (espacio libre, elemento óptico integrado o pigtail de fibra). Mucho depende de su aplicación. A menudo, las interfaces de conectores ópticos estandarizados, como los conectores de férula (FC) o los conectores estándar (SC), son útiles.

Encapsulación. Paquete de avión o paquete TO. Tamaño total, compatibilidad de soluciones existentes, configuración de pines. Estas son todas las consideraciones.

Con los datos de la tabla anterior, puede comenzar a buscar proveedores de diodos láser, los proveedores pueden comprender sus necesidades en función de estos datos y brindar posibles soluciones lo antes posible.

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