Hoe laserdiode kiezen?

DeLaserdiodeis de ongekroonde verborgen kampioen van moderne lasertechnologie. Laserdiodes zijn overal, van eenvoudige laserpointers tot complexe kwantumcommunicatiesatellieten. Het heeft een superieure efficiëntie, een compacte constructie, talloze typen en, belangrijker nog, het wordt steeds goedkoper.

Veel mensen hebben overwogen om laserdiodes in hun producten te gebruiken, soms als gloednieuwe systemen, soms als vervanging voor oudere lasers. Hoe moeten ingenieurs kiezen in het licht van vele soorten secundaire laserbuizen?

De volgende vier stappen helpen u bijvoorbeeld bij het bepalen van de laserdiode die u nodig heeft.

Stap 1: Zet toepassingsvereisten om in laserparameters

Om de juiste laserdiode voor uw toepassing of product te vinden, wilt u misschien eerst een set parameters bepalen op basis van de toepassing. Stel dat we een laserinterferometer willen bouwen voor oppervlakteprofielanalyse of snelheidsmeting.

Om het apparaat te bouwen, hebben we een laserdiode nodig met een coherente lengte van 1 tot 10 m, en het interferogram moet variëren in temperatuur (< 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.

In de afbeelding hierboven staan ​​links de toepassings- of productvereisten en rechts de laserparameters. Uit de coherente lengte kan Δ worden berekend met behulp van de draadbreedte ν=C /πL= 9.6-95.5 MHZ.

Voor degenen die nieuw zijn in het veld, is het belangrijk om te begrijpen wat deze parameters betekenen.

De coherentielengte is de afstand waarop de coherentie significant afneemt. Raadpleeg de volgende formule:

Δν = C /πL

Waar Δν de bandbreedte (of lijnbreedte) is, is C de lichtsnelheid en L is de coherentielengte.

De spectrale resolutie vertegenwoordigt de relatie tussen bandbreedte (in nanometer) en golflengte: R=λ / Δλ. In het geval van een spectrograaf of meer algemeen spectrum, een maat voor het vermogen van de laser om kenmerken van het elektromagnetische spectrum op te lossen.

Bandpass, sensoren die worden gebruikt om lasersignalen te detecteren, gebruiken meestal interferentiefilters om omgevingslicht te blokkeren. Daarom moet de golflengte van de laserbron binnen het transmissiebereik van het filter worden gehouden. In dit geval kunnen we meestal de beperkte middengolflengtetolerantie negeren.

De straalkwaliteit kan op verschillende manieren worden gedefinieerd. Een daarvan is de M 2-factor, die aangeeft hoe dicht de straal de ideale Gauss-vorm benadert. Dus 1.0 vertegenwoordigt een perfecte Gaussische straal. De andere is het bundelparameterproduct (BPP), waarvoor we de gefocusseerde bundeltaille moeten vermenigvuldigen met de verrevelddivergentie.

Intensiteit, die de kracht van de laser in het bundelgebied vertegenwoordigt (bij voorkeur het brandpunt). De eenheden zijn dus W/cm 2.

Het straalprofiel verwijst naar de intensiteitsverdeling van de laserstraal. Het kan een afgeplatte (rechthoekige verdeling) of Gaussiaans zijn. Single-mode beams zijn meestal (bijna) Gaussiaans, terwijl multimode beams dat meestal niet zijn. Het kan verschillende vormen hebben, afhankelijk van het aantal en de intensiteitsverdeling van de mengmodi.

De helderheid van de laserbron kan worden gemeten aan de hand van het uitgangsvermogen en de straalkwaliteit. In wezen is het het laservermogen gedeeld door BPP. De eenheid is W/cm 2 maal sr.

Stap 2: Selecteer een lasertype

In de tweede stap beschrijven we het lasertype specifieker. We staan ​​voor veel keuzes. De juiste manier om dit probleem te benaderen, is door de opties af te wegen. Grijstinten identificeren de verschillende opties die gewoonlijk worden gebruikt voor single-mode laserdiodes.

Voor sommige soorten laserdiodes gaat een hogere straalkwaliteit meestal gepaard met een lager uitgangsvermogen.

We labelen de parameters die geschikt zijn voor de toepassing (neem als voorbeeld het bouwen van een laserinterferometer). Er zijn geen beperkingen op golflengtetoleranties. Het gewicht is dus nul. Voor de lijnbreedte ligt het rekenbereik tussen 10 en 100 MHz, dus de < in de nokgolfgeleiderkolom is gestabiliseerd; 50 MHz klinkt redelijk. Aangezien dit een belangrijke parameter is, is het gewicht 2.

Stap 3: Selecteer het lasermateriaal

Golflengte is meestal erg belangrijk voor toepassingen.

Tabel 3 Geeft een overzicht van specifieke materialen en hun golflengtebereik. In het voorbeeld is de detector gebaseerd op Si en is de laseremissiegolflengte beperkt tot < 1100 nm. Dit betekent dat galliumnitride (GaN) of galliumarsenide (GaAs) laserdiodes voor ons geschikt kunnen zijn. Meestal zijn ultraviolette (UV) oplossingen duurder dan laserdiodes in zichtbaar licht (VIS) of nabij-infrarood (NIR), dus het vis-to-NIR-materiaal is gemarkeerd.

Stap 4: Maak definitieve diagrammen en ga op zoek naar leveranciers

We hebben nu alle parameters die nodig zijn voor een geschikte laserdiode. Tabel 4 toont een reeks parameters die zijn afgeleid van de vorige grafiek, en we bespreken andere hieronder:

Bedrijfsmodus (CW, puls of modulatie). Dit kan een enorme impact hebben op warmtebeheer en verpakkingsstijlen. Voor gepulste of pulsgemoduleerde laserdiodes met een lage inschakelduur kan er minder afvalwarmte zijn en dus kleinere pakketafmetingen.

Bundelcollimatie (vrije ruimte, geïntegreerd optisch element of fiber pigtail). Veel hangt af van uw toepassing. Vaak zijn gestandaardiseerde optische connectorinterfaces, zoals ferruleconnectoren (FC) of standaardconnectoren (SC), nuttig.

Inkapseling. Vliegtuigpakket of TO-pakket. Totale grootte, compatibiliteit van bestaande oplossingen, pinconfiguratie. Dit zijn allemaal overwegingen.

Met de gegevens in de bovenstaande tabel kunt u op zoek gaan naar leveranciers van laserdioden, leveranciers kunnen op basis van deze gegevens uw behoeften begrijpen en zo snel mogelijk mogelijke oplossingen bieden.

Contactgegevens:

Heeft u ideeën, spreek ons ​​gerust aan. Waar onze klanten zich ook bevinden en wat onze eisen ook zijn, we zullen ons doel nastreven om onze klanten hoge kwaliteit, lage prijzen en de beste service te bieden.