Comment choisir une diode laser ?

LeDiode laserest le champion caché sans couronne de la technologie laser moderne. Les diodes laser sont partout, des simples pointeurs laser aux satellites de communication quantiques complexes. Il a une efficacité supérieure, une construction compacte, de nombreux types et, surtout, il devient moins cher.

De nombreuses personnes ont envisagé d'utiliser des diodes laser dans leurs produits, parfois en tant que tout nouveaux systèmes, parfois en remplacement d'anciens lasers. Face à de nombreux types de tubes secondaires laser, comment les ingénieurs doivent-ils choisir ?

À titre d'exemple, les quatre étapes suivantes vous aident à déterminer la diode laser dont vous avez besoin.

Étape 1 : convertir les exigences de l'application en paramètres laser

Afin de trouver la bonne diode laser pour votre application ou votre produit, vous pouvez d'abord déterminer un ensemble de paramètres en fonction de l'application. Supposons que nous voulions construire un interféromètre laser pour l'analyse de profil de surface ou la mesure de vitesse.

Pour construire le dispositif, nous avons besoin d'une diode laser d'une longueur cohérente de 1 à 10 m, et l'interférogramme doit varier en température (< 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.

Dans l'image ci-dessus, les exigences d'application ou de produit sont répertoriées à gauche et les paramètres laser sont répertoriés à droite. A partir de la longueur cohérente, Δ peut être calculé en utilisant la largeur de fil ν=C /πL= 9.6-95.5 MHZ.

Pour ceux qui découvrent le domaine, il est important de comprendre ce que signifient ces paramètres.

La longueur de cohérence est la distance à laquelle la cohérence diminue de manière significative. Veuillez vous référer à la formule suivante :

Δν = C /πL

Où Δν est la bande passante (ou largeur de ligne), C est la vitesse de la lumière et L est la longueur de cohérence.

La résolution spectrale représente la relation entre la bande passante (en nanomètres) et la longueur d'onde : R=λ / Δλ. Dans le cas d'un spectrographe ou d'un spectre plus général, mesure de la capacité du laser à résoudre les caractéristiques du spectre électromagnétique.

Les capteurs passe-bande utilisés pour détecter les signaux laser utilisent généralement des filtres interférentiels pour bloquer la lumière ambiante. Par conséquent, la longueur d'onde de la source laser doit être maintenue dans la plage de transmission du filtre. Dans ce cas, nous pouvons généralement ignorer la tolérance limitée de la longueur d'onde centrale.

La qualité du faisceau peut être définie de plusieurs manières. L'un est le facteur M 2 , qui indique à quel point le faisceau est proche de la forme gaussienne idéale. Ainsi, 1.0 représente un faisceau gaussien parfait. L'autre est le produit des paramètres du faisceau (BPP), pour lequel nous devons multiplier la taille du faisceau focalisé par la divergence en champ lointain.

L'intensité, qui représente la puissance du laser dans la zone du faisceau (de préférence le point focal). Les unités sont donc W/cm 2.

Le profil du faisceau fait référence à la distribution d'intensité du faisceau laser. Elle peut être à sommet plat (distribution rectangulaire) ou gaussienne. Les faisceaux monomodes sont généralement (presque) gaussiens, tandis que les faisceaux multimodes ne le sont généralement pas. Il peut avoir une variété de formes en fonction du nombre et de la distribution d'intensité des modes de mélange.

La luminosité de la source laser peut être mesurée par sa puissance de sortie et la qualité du faisceau. Essentiellement, c'est la puissance laser divisée par BPP. L'unité est W/cm 2 fois sr.

Étape 2 : Sélectionnez un type de laser

Dans un deuxième temps, nous décrirons plus précisément le type de laser. Nous sommes confrontés à de nombreux choix. La bonne façon d'aborder ce problème est de peser les options. Les nuances de gris identifient les différentes options couramment utilisées pour les diodes laser monomodes.

Pour certains types de diodes laser, une qualité de faisceau supérieure accompagne généralement une puissance de sortie inférieure.

Nous étiquetons les paramètres adaptés à l'application (prenons l'exemple de la construction d'un interféromètre laser). Il n'y a aucune restriction sur les tolérances de longueur d'onde. Donc le poids est nul. Pour la largeur de raie, la plage de calcul est comprise entre 10 et 100 MHz, donc le < dans la colonne du guide d'onde ridge est stabilisé ; 50 MHz semble raisonnable. Comme il s'agit d'un paramètre clé, le poids est de 2.

Étape 3 : Sélectionnez le matériau laser

La longueur d'onde est généralement très importante pour les applications.

Le tableau 3 décrit les matériaux spécifiques et leur gamme de longueurs d'onde. Dans l'exemple, le détecteur est à base de Si, et la longueur d'onde d'émission laser est limitée à < 1100 nm. Cela signifie que les diodes laser au nitrure de gallium (GaN) ou à l'arséniure de gallium (GaAs) peuvent nous convenir. En règle générale, les solutions ultraviolettes (UV) sont plus chères que les diodes laser dans la lumière visible (VIS) ou le proche infrarouge (NIR), de sorte que le matériau vis-à-NIR est marqué.

Étape 4 : Créez les diagrammes finaux et commencez à chercher des fournisseurs

Nous avons maintenant tous les paramètres nécessaires pour une diode laser appropriée. Le tableau 4 montre un ensemble de paramètres dérivés du graphique précédent, et nous en discutons d'autres ci-dessous :

Mode de fonctionnement (CW, impulsion ou modulation). Cela peut avoir un impact énorme sur la gestion de la chaleur ainsi que sur les styles d'emballage. Pour les diodes laser pulsées ou modulées par impulsions avec un cycle de service faible, il peut y avoir moins de chaleur perdue et donc des tailles de boîtier plus petites.

Collimation de faisceau (espace libre, élément optique intégré ou fibre pigtail). Tout dépend de votre application. Souvent, les interfaces de connecteurs optiques normalisées, telles que les connecteurs à férule (FC) ou les connecteurs standard (SC), sont utiles.

Encapsulation. Forfait avion ou forfait TO. Encombrement, compatibilité des solutions existantes, configuration des broches. Ce sont toutes des considérations.

Avec les données du tableau ci-dessus, vous pouvez commencer à rechercher des fournisseurs de diodes laser, les fournisseurs peuvent comprendre vos besoins sur la base de ces données et proposer des solutions possibles dès que possible.

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Si vous avez des idées, n'hésitez pas à nous en parler. Peu importe où se trouvent nos clients et quelles sont nos exigences, nous poursuivrons notre objectif de fournir à nos clients une haute qualité, des prix bas et le meilleur service.