Com triar el díode làser adequat per a la vostra aplicació
Escollir el díode làser adequat significa equilibrar la longitud d'ona, la potència òptica, el mode de funcionament, el paquet, les característiques del feix, els requisits del controlador i la gestió tèrmica. Aquesta guia explica les especificacions clau que els enginyers i els compradors OEM haurien de revisar abans de seleccionar un díode làser per a aplicacions LiDAR, mèdiques, industrials, de detecció, bombeig i altres.
Escollir un adequatdíode làserimplica més que especificar la longitud d'ona i la potència de sortida. El dispositiu també ha de coincidir amb el sistema òptic, el controlador, el disseny de refrigeració, el mode de funcionament i els requisits de l'aplicació.
Una mala selecció pot provocar una baixa eficiència del sistema, una sortida inestable, un sobreescalfament o una vida útil reduïda. Per a equips OEM, sistemes industrials, dispositius mèdics, LiDAR, detecció, bombeig làser i instruments científics, val la pena revisar les especificacions clau abans de seleccionar una peça.
Comenceu amb la longitud d'ona
La longitud d'ona sol ser el primer paràmetre a definir perquè diferents materials, detectors i components òptics responen de manera diferent a la llum.
Les longituds d'ona habituals dels díodes làser inclouen:
| Longitud d'ona | Aplicacions típiques |
|---|---|
| 405 nm | Excitació de fluorescència, inspecció, curat |
| 450 nm | Mòduls làser blau, processament de materials, il·luminació |
| 520 nm | Alineació, projecció, sistemes làser visibles |
| 635-650 nm | Posicionament, detecció, escaneig de codis de barres |
| 808 nm | Bombament làser-sòlid, equips mèdics |
| 850 nm | Visió artificial, detecció, il·luminació infraroja |
| 905 nm | LiDAR, cerca de distància, sistemes de temps-de-vol |
| 915 nm | Sistemes industrials de bombeig d'alta potència{0} |
| 940 nm | Detecció 3D, il·luminació infraroja |
| 980 nm | Sistemes làser de bombeig, mèdics i industrials |
| 1310 nm | Comunicació òptica, detecció |
| 1550 nm | Telecomunicacions i determinats sistemes LiDAR |
La longitud d'ona correcta depèn de les característiques d'absorció del material objectiu, la sensibilitat del detector i els components òptics utilitzats en el sistema.
Per exemple,Díodes làser de 808 nms'utilitzen àmpliament per al bombeig làser-sòlid, mentre queDíodes làser polsats de 905 nms'utilitzen habitualment en sistemes-de cerca de distància i LiDAR.
Nota:Els VCSEL també s'utilitzen àmpliament en la detecció 3D i algunes aplicacions LiDAR, mentre que els díodes làser d'emissió-de vora segueixen sent habituals en sistemes industrials i de bombeig d'alta-potència.
Determineu la potència òptica requerida
Un cop definida la longitud d'ona, calculeu quanta potència òptica realment necessita per arribar a l'objectiu.
La sortida nominal d'un díode làser no és la mateixa que la potència utilitzable després del sistema òptic. Les pèrdues es poden produir a través de lents, miralls, finestres protectores, filtres, òptica-conformant el feix i acoblament de fibra.
L'ús de molta més energia de la necessària pot augmentar el cost dels components, la generació de calor, els requisits de subministrament d'energia-i els requisits de seguretat del làser.
Al mateix temps, operar contínuament un díode làser a prop de la seva valoració màxima absoluta pot reduir la fiabilitat-a llarg termini.
Per a aplicacions de gran-potència, en general és millor permetre un marge d'operació en lloc de dissenyar al voltant de l'especificació màxima.
Operació CW o polsada?
Els díodes làser funcionen habitualment en mode d'ona-contínua (CW) o en mode polsat.
Díodes làser CWproporcionen una sortida òptica contínua i s'utilitzen àmpliament en bombeig làser, equips mèdics, il·luminació, sistemes industrials i instruments científics.
Díodes làser polsatsgeneren polsos òptics curts i s'utilitzen habitualment en LiDAR, telèmetres làser, sistemes de temps-de-vol i detecció òptica.
Per a aplicacions polsades, la potència màxima per si sola no és suficient per avaluar el dispositiu. També s'han de revisar l'amplada del pols, la freqüència de repetició, el cicle de treball, el corrent d'accionament i els límits tèrmics.
Un díode làser que pot produir una potència màxima elevada durant polsos curts pot no ser adequat per a un funcionament continu al mateix nivell de sortida.
Trieu un paquet adequat
El disseny del paquet afecta la dissipació de calor, el muntatge mecànic, l'alineació òptica i la integració del sistema.
A-Pot
Els díodes làser TO-can, inclosos els paquets TO-18, TO-56 i TO-9, són compactes i s'utilitzen habitualment en sistemes òptics d'alineació, detecció, mesura i de baixa o mitjana potència.
C-Muntura
Els díodes làser de muntatge C-se solen seleccionar per a aplicacions de-potència més elevada on es requereix una transferència de calor eficient. Es poden muntar directament sobre un dissipador de calor extern.
Fibra-acoblada
Els díodes làser-acoblats a fibra proporcionen la sortida òptica a través d'una fibra òptica. Això és útil quan la font làser s'ha d'ubicar lluny del punt de sortida o quan l'alineació òptica de l'-espai lliure és difícil d'implementar.
Per als sistemes de-potència més alta, s'ha de considerar la selecció del paquet juntament amb el disseny de refrigeració.
Comproveu les característiques del feix
Els díodes làser-emissors de vora no solen produir un feix perfectament circular.
La divergència de l'eix-ràpid sol ser molt més gran que la divergència de l'eix-lent, especialment en dispositius d'alta-potència.
Els paràmetres clau del feix inclouen:
- Ràpida{0}}divergència d'eix
- Divergència d'eix-lenta
- Mida del feix
- Perfil de biga
- Astigmatisme
- Diàmetre del nucli de fibra i obertura numèrica per a dispositius-acoblats a fibra
Les aplicacions que requereixen un feix col·limat o ben enfocat poden necessitar òptiques addicionals.
És per això que dos díodes làser amb la mateixa longitud d'ona i potència de sortida nominal poden funcionar de manera molt diferent en el mateix sistema òptic.
Coincideix el controlador i el sistema de refrigeració
Els díodes làser són dispositius semiconductors impulsats-actualment i normalment s'han de fer funcionar amb un controlador de díode làser de corrent constant-adequat.
Les especificacions elèctriques importants inclouen:
- Corrent de funcionament
- Llindar de corrent
- Corrent màxima
- Tensió directa
- Eficiència de pendent
Els pics de corrent i les descàrregues electrostàtiques poden danyar la unió làser, de vegades sense una fallada visible immediata. Per tant, la protecció adequada del controlador i la manipulació segura-d'ESD són importants durant les proves, el muntatge i la producció.
La gestió tèrmica és igualment important. A mesura que augmenta la temperatura de la unió, la potència de sortida, l'eficiència, el corrent llindar, la longitud d'ona i la vida útil poden canviar.
Segons el nivell de potència, els mètodes de refrigeració poden incloure dissipadors de calor passius, refrigeració-per aire forçat, refrigeradors termoelèctrics o refrigeració per aigua.
Per a aplicacions sensibles a la longitud d'ona-com ara el bombeig làser, també pot ser necessari un control actiu de la temperatura perquè la longitud d'ona d'emissió canvia amb la temperatura.
Compareu fulls de dades complets, no només les especificacions dels títols
Dos productes anunciats com a "diodes làser 808nm 5W" poden no ser intercanviables.
No confieu només en les especificacions dels titulars. Compareu el full de dades complet abans de fer una comanda.
| Paràmetre | Per què importa |
| Longitud d'ona | Ha de coincidir amb el material o el detector objectiu |
| Potència òptica | Determina la sortida disponible |
| Corrent de funcionament | Defineix els requisits del conductor |
| Tensió directa | Afecta el disseny elèctric |
| Divergència del feix | Influeix en la col·limació i l'enfocament |
| Amplada espectral | Important per als sistemes-sensibles a la longitud d'ona |
| paquet | Determina el muntatge i la refrigeració |
| Temperatura de funcionament | Defineix els límits ambientals |
| Eficiència | Afecta el consum d'energia i la generació de calor |
| Paràmetres de la fibra | Crític per a dispositius-acoblats a fibra |
Per a les aplicacions OEM, reviseu també les classificacions màximes absolutes, les condicions d'emmagatzematge, les recomanacions de muntatge i les dades de fiabilitat o de vida útil disponibles.
La selecció d'un dispositiu basat només en la longitud d'ona i la potència òptica nominal pot provocar problemes d'integració més endavant.
Relaciona el díode amb l'aplicació
Diferents aplicacions donen prioritats diferents a les especificacions del díode làser.
PerLiDAR i recerca de rang, l'amplada del pols, la potència màxima, la longitud d'ona, la velocitat de commutació i la compatibilitat del detector són importants.
Perequip làser mèdic, l'estabilitat de la longitud d'ona, la consistència de sortida, el control tèrmic i la fiabilitat-a llarg termini poden ser més importants.
Persistemes de bombeig-industrials i làser, els enginyers sovint se centren en l'energia òptica, l'eficiència de l'endoll de paret-, la refrigeració, la robustesa del paquet i la vida útil.
Abans de contactar amb un proveïdor, és útil definir:
- Longitud d'ona requerida
- Potència de sortida òptica necessària
- Funcionament CW o polsat
- Paquet preferit
- Mètode de refrigeració disponible
- Requisits de feix o fibra
- Entorn operatiu
- Vida útil prevista
Proporcionar aquests detalls fa que sigui més fàcil per al proveïdor identificar les opcions de díodes làser adequades.
Pensaments finals
No hi ha cap díode làser "millor". L'elecció correcta és la que s'adapta al sistema complet.
Comenceu amb la longitud d'ona i la potència òptica utilitzable i, a continuació, avalueu el mode de funcionament, el paquet, les característiques del feix, els requisits del controlador i la gestió tèrmica.
Per a aplicacions OEM o especialitzades, revisar el full de dades complet i compartir les condicions operatives reals amb el proveïdor pot ajudar a reduir els problemes d'integració i millorar la -fiabilitat a llarg termini.
El nostre equip tècnic admet la selecció de díodes làser OEM i la concordança d'aplicacions. Si necessiteu ajuda per triar una longitud d'ona, un nivell de potència, un paquet o un mode de funcionament adequats, no dubteu a fer-hocontacteu amb el nostre equip d'enginyeria.