Wie wählt man eine Laserdiode?

DerLaserdiodeist der ungekrönte Hidden Champion der modernen Lasertechnologie. Laserdioden sind überall, von einfachen Laserpointern bis hin zu komplexen Quantenkommunikationssatelliten. Es hat eine überlegene Effizienz, eine kompakte Bauweise, zahlreiche Typen und vor allem wird es immer billiger.

Viele Menschen haben darüber nachgedacht, Laserdioden in ihren Produkten zu verwenden, manchmal als brandneue Systeme, manchmal als Ersatz für ältere Laser. Wie sollten Ingenieure angesichts der vielen Arten von Laser-Sekundärröhren wählen?

Beispielhaft helfen Ihnen die folgenden vier Schritte bei der Bestimmung der benötigten Laserdiode.

Schritt 1: Anwendungsanforderungen in Laserparameter umwandeln

Um die richtige Laserdiode für Ihre Anwendung oder Ihr Produkt zu finden, möchten Sie möglicherweise zunächst einen Satz von Parametern basierend auf der Anwendung bestimmen. Angenommen, wir wollen ein Laserinterferometer zur Oberflächenprofilanalyse oder Geschwindigkeitsmessung bauen.

Um das Gerät zu bauen, benötigen wir eine Laserdiode mit einer Kohärenzlänge von 1 bis 10 m, und das Interferogramm sollte in der Temperatur variieren (< 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.

Im obigen Bild sind links die Anwendungs- oder Produktanforderungen und rechts die Laserparameter aufgeführt. Aus der Kohärenzlänge kann Δ unter Verwendung der Drahtbreite ν=C /πL= 9.6-95,5 MHZ berechnet werden.

Für diejenigen, die neu auf dem Gebiet sind, ist es wichtig zu verstehen, was diese Parameter bedeuten.

Die Kohärenzlänge ist der Abstand, bei dem die Kohärenz signifikant abfällt. Bitte beachten Sie die folgende Formel:

Δν = C /πL

Wobei Δν die Bandbreite (oder Linienbreite), C die Lichtgeschwindigkeit und L die Kohärenzlänge ist.

Die spektrale Auflösung stellt das Verhältnis zwischen Bandbreite (in Nanometern) und Wellenlänge dar: R=λ / Δλ. Im Fall eines Spektrographen oder eines allgemeineren Spektrums ein Maß für die Fähigkeit des Lasers, Merkmale des elektromagnetischen Spektrums aufzulösen.

Bandpasssensoren, die zur Erkennung von Lasersignalen verwendet werden, verwenden normalerweise Interferenzfilter, um Umgebungslicht zu blockieren. Daher muss die Wellenlänge der Laserquelle innerhalb des Transmissionsbereichs des Filters gehalten werden. In diesem Fall können wir normalerweise die begrenzte Mittenwellenlängentoleranz ignorieren.

Die Strahlqualität kann auf verschiedene Arten definiert werden. Einer ist der M 2 -Faktor, der angibt, wie nahe der Strahl an der idealen Gaußschen Form liegt. Somit repräsentiert 1.0 einen perfekten Gaußschen Strahl. Das andere ist das Strahlparameterprodukt (BPP), für das wir die Taille des fokussierten Strahls mit der Fernfelddivergenz multiplizieren müssen.

Intensität, die die Leistung des Lasers im Strahlbereich (vorzugsweise im Brennpunkt) darstellt. Die Einheiten sind also W/cm².

Das Strahlprofil bezeichnet die Intensitätsverteilung des Laserstrahls. Sie kann abgeflacht (rechteckige Verteilung) oder gaußförmig sein. Singlemode-Strahlen sind normalerweise (fast) gaußförmig, Multimode-Strahlen normalerweise nicht. Je nach Anzahl und Intensitätsverteilung der Mischmodi kann er unterschiedliche Formen aufweisen.

Die Helligkeit der Laserquelle kann anhand ihrer Ausgangsleistung und Strahlqualität gemessen werden. Im Wesentlichen ist es die Laserleistung geteilt durch BPP. Die Einheit ist W/cm 2 mal sr.

Schritt 2: Wählen Sie einen Lasertyp aus

Im zweiten Schritt beschreiben wir den Lasertyp genauer. Wir stehen vor vielen Entscheidungen. Der richtige Weg, dieses Problem anzugehen, besteht darin, die Optionen abzuwägen. Graustufen kennzeichnen die verschiedenen Optionen, die üblicherweise für Singlemode-Laserdioden verwendet werden.

Bei einigen Arten von Laserdioden geht eine höhere Strahlqualität normalerweise mit einer geringeren Ausgangsleistung einher.

Wir kennzeichnen die für die Anwendung geeigneten Parameter (am Beispiel Bau eines Laserinterferometers). Es gibt keine Beschränkungen bezüglich der Wellenlängentoleranzen. Das Gewicht ist also null. Für die Linienbreite liegt der Berechnungsbereich zwischen 10 und 100 MHz, sodass das < in der Kammwellenleiterspalte stabilisiert ist; 50 MHz klingt vernünftig. Da dies ein Schlüsselparameter ist, ist die Gewichtung 2.

Schritt 3: Wählen Sie das Lasermaterial aus

Die Wellenlänge ist normalerweise sehr wichtig für Anwendungen.

Tabelle 3 zeigt spezifische Materialien und ihren Wellenlängenbereich. Im Beispiel basiert der Detektor auf Si, und die Laseremissionswellenlänge ist auf < 1100 nm begrenzt. Das bedeutet, dass Laserdioden aus Galliumnitrid (GaN) oder Galliumarsenid (GaAs) für uns geeignet sein können. Typischerweise sind Ultraviolett (UV)-Lösungen teurer als Laserdioden im sichtbaren Licht (VIS) oder im nahen Infrarot (NIR), daher ist das Vis-zu-NIR-Material gekennzeichnet.

Schritt 4: Erstellen Sie endgültige Diagramme und beginnen Sie mit der Suche nach Lieferanten

Wir haben jetzt alle Parameter, die für eine geeignete Laserdiode benötigt werden. Tabelle 4 zeigt eine Reihe von Parametern, die aus dem vorherigen Diagramm abgeleitet wurden, und wir diskutieren unten weitere:

Betriebsmodus (CW, Puls oder Modulation). Dies kann einen großen Einfluss auf das Wärmemanagement sowie den Verpackungsstil haben. Bei gepulsten oder pulsmodulierten Laserdioden mit niedrigem Arbeitszyklus kann es zu weniger Abwärme und daher zu kleineren Gehäusegrößen kommen.

Strahlkollimation (freier Raum, integriertes optisches Element oder Faserpigtail). Viel hängt von Ihrer Anwendung ab. Häufig sind standardisierte optische Steckerschnittstellen, wie beispielsweise Ferrulenstecker (FC) oder Standardstecker (SC), sinnvoll.

Verkapselung. Flugzeugpaket oder TO-Paket. Gesamtgröße, Kompatibilität bestehender Lösungen, Pinbelegung. Das sind alles Überlegungen.

Mit den Daten in der obigen Tabelle können Sie mit der Suche nach Laserdioden-Lieferanten beginnen, Lieferanten können Ihre Bedürfnisse anhand dieser Daten verstehen und mögliche Lösungen so schnell wie möglich anbieten.

Kontaktinformationen:

Wenn Sie Ideen haben, sprechen Sie uns gerne an. Egal wo unsere Kunden sind und was unsere Anforderungen sind, wir werden unser Ziel verfolgen, unseren Kunden hohe Qualität, niedrige Preise und den besten Service zu bieten.