Kokie yra pluoštinių lazerinių diodų pagrindai?

ŠiandienLazeriniai diodaiyra visur. Jie yra paprasčiausi komponentai, paverčiantys elektros energiją į lazerio galią. Lazeriniai diodai yra pagrįsti įvairiomis puslaidininkinių junginių medžiagomis (GaAs, InP ar kitomis sudėtingesnėmis struktūromis, tokiomis kaip GaN). Vienmodžiai lazeriniai diodai yra mažos galios lazeriniai diodai (paprastai<1W), while multimode laser diodes are higher power devices (typically 10 W to several kW).

Skaidulinė optika Paprastai yra dviejų tipų aktyvieji pluoštai, naudojami šviesai sujungti su lazeriniais diodais:

• Vienmodės skaidulos: šerdis paprastai yra keli mikronai (pvz., ~6 µm šerdis esant 1 µm bangos ilgiui, ~ 9 µm šerdis, kai bangos ilgis 1,5 µm)
• Daugiamodis pluoštas: didesnis skersmuo, kad būtų galima valdyti didesnį optinės galios lygį. Standartinių versijų šerdies skersmuo paprastai yra 62, 100, 200, 400, 800 arba net > 1000 µm. Kuo mažesnis skersmuo, tuo lengviau sufokusuoti šviesą iš pluošto į mažą vietą naudojant objektyvą arba mikroskopo objektyvą.

Vienmodžio ir daugiamodio šviesolaidžio principai. Daugiamodio pluošto šerdys yra daug didesnės

Poliarizaciją palaikantis pluoštas: Vienmodžiai lazeriniai diodai gali būti standartinio pluošto (SMF) arba poliarizaciją palaikančio pluošto (PM). Pastarajame pluoštas turi specialią apvalkalo struktūrą, kuri palaiko šviesos poliarizaciją per visą pluošto ilgį. Žemiau esančioje lentelėje parodytos įvairių tipų Corning siūlomų vienmodžių poliarizaciją palaikančių skaidulų charakteristikos. Galima pastebėti, kad mažėjant bangos ilgiui šerdies skersmuo tampa labai mažas. Įdomus duomenų taškas, į kurį reikia atkreipti dėmesį lentelėje, yra ribinis bangos ilgis. Vienmodės skaidulos veikia gerai, kai atsižvelgiama į bangos ilgį tarp ribinio bangos ilgio ir maždaug 1,5 karto didesnio už ribinį bangos ilgį. Žemiau šio diapazono pluoštas tampa daugiamodiu, o virš šio diapazono šviesa gali lengvai išeiti iš pluošto, kai sulenkiamas.

Vieno režimo pluoštu sujungti lazeriniai diodai Šio tipo lazeriniai diodai paprastai surenkami į „drugelio“ pakuotę, kurioje yra TEC aušintuvas ir termistorius (šiandien tendencija yra mažesnės formos faktoriai). Vienmodžio pluošto lazeriniai diodai paprastai gali išvesti nuo kelių šimtų milivatų iki 1,5 vatų.

Vienmodžio pluoštu sujungto drugelio lazerinio diodo, spinduliuojančio 1064 nm (14-standartinis drugelis), pavyzdys. Šiuos lazerinių diodų modulius sudaro TE-Cooler, termistorius ir monitorius (BFM), skirtas optinės galios lygiams matuoti.

Rinkoje yra keletas kitų paketų stilių. Pavyzdžiui, šie DIL paketai dažnai sutinkami telekomunikacijų rinkoje arba koaksialiniai paketai, kur galia paprastai yra mažesnė nei 10 mW.

VCSEL lazeriniai diodai paprastai nėra sujungti su pluoštu. Tai yra įprastas lazerinių diodų tipas, naudojamas didelės difuzijos jutimo programose, pvz., kompiuterių pelės įrenginiuose arba 3D jutimo veido atpažinimo įrenginiuose išmaniuosiuose telefonuose.

DFB ir Fabry-Perrot kraštų spinduliavimo diodai paprastai yra sujungti su pluoštu, kaip aprašyta toliau:

Fabry-Perot lazeriniai diodaisu Bragg grotelėmis "Standartinis" pluoštu sujungtas lazerinis diodas yra įprasta iš dalies atspindinti puslaidininkio ertmė, kurios galinė pusė turi labai atspindinčią dangą, o priekinė - iš dalies atspindinčią dangą. Įprastas lazerinio diodo lusto dydis yra apie 1*0,5*0,2 mm. Pagrindinės tipinės savybės yra šios:

Galios diapazonas iki 1,5 W vieno režimo (daug daugiau kelių režimų)
Generally wide bandwidth (>1nm)
Išėjimo spindulys yra stipriai elipsės formos.
Siekdami sumažinti spinduliuotės dažnių juostos plotį ir pagerinti bendrą lazerinių diodų stabilumą, lazerinių diodų gamintojai išvesties pluošto viduje dažnai prideda pluoštines Bragg groteles.

Bragg grotelės padidina lazerinių diodų atspindžio koeficientą labai tiksliais bangos ilgiais. Tai leidžia bendrai sumažinti lazerio diodo emisijos pralaidumą. Emisijos dažnių juostos plotis paprastai yra 3-5 nm be jokių Braggo grotelių, tuo tarpu jis yra daug siauresnis (~<0.1 nm) when using a Bragg grating. The wavelength spectral temperature tuning coefficient is typically 0.35 nm/°C without any Bragg gratings and much smaller with Bragg gratings. The main suppliers of 915/976/1064 nm single-mode pump laser diodes are companies that developed the fiber amplifier (EDFA: Erbium-Doped Fiber Amplifier) business for the telecom market in the late nineties. Due to their high yield, they offer high reliability and reasonable cost.

DBR arba DFB lazeriniai diodai
DFB arba DBR lazerinių diodų įrenginiai integruoja Bragg grotelių bangos ilgio stabilizavimo sekciją tiesiai į lazerio diodo lustą. Tai paprastai suteikia siauresnį emisijos bangos ilgį (apie 10^(-5) nm) 1 MHz DFB, o ne apie 0,1 nm Fabry-Perot su Bragg gardelėmis.

4 serija daugiamodių pluoštu sujungtų lazerinių diodų

Vienas emiteris: kai lazerinio diodo lustas yra atskirai sumontuotas ant antrinio laikiklio ir atskirai supakuotas lazerinio diodo modulyje. Čia kalbame apie paprastai 15 W, sujungtą su 105 (šerdies) / 125 µm (apdangalas) lazeriniu diodu
Keli skleidėjai: kai keli emiteriai yra atskirti ir optiškai sujungti su kitais izoliuotais spinduliais daugiamodiame pluošte (19-paveikslas dešinėje). Dėl to išėjimo galios lygius galima padidinti iki šimtų vatų, o pluošto dydis gali būti mažas, pvz., 100 arba 200 µm šerdies.
Monobaras: kai keli emiteriai laikomi kartu kaip monobaras (17 pav.) ir sumontuoti lazerinio diodo modulyje. Čia paprastai kalbame apie 50 W, paprastai sujungtą su 200 µm (šerdis) / 240 µm (apdangalas) lazeriniu diodu.
Multibar: kai keli strypai surenkami į didelę vandeniu aušinamą pakuotę ir sujungiami į didelio skersmens daugiamodį pluoštą. Čia kalbame apie 100 vatų ar net KW, sujungtą su, tarkime, 600 arba 800 µm šerdies daugiamodėmis skaidulomis.

Verta paminėti, kaip skiriasi tipiniai įtampos ir srovės lygiai, atsižvelgiant į įvairias serijas:

Įprasto vieno siųstuvo tipinis įtampos lygis yra apie 1,5 V, o srovė - apie 15 A.
Kelių emiterių lazeriniams diodams emiteriai surenkami nuosekliai. Tai reiškia, kad srovės lygis nesikeičia (paprastai daugiausia 15 A), tačiau įtampa didėja, kai atsižvelgiama į vis daugiau emiterių. (pvz., 4,5 V / 15 A 60 W lazeriniam diodui)
Lazerinių diodų strypai surenkami lygiagrečiai su visais emiteriais. Todėl įtampos lygis išlieka toks pat, tačiau srovės lygis gali lengvai pasiekti 45 ar 50 A.
Be to, kai kartu surenkamos kelios strypai, jie surenkami nuosekliai, todėl srovės lygis (tarkim 45 A) nesikeičia, tačiau įtampa nuolat didėja didėjant strypų skaičiui.

Kontaktinė informacija:

Jei turite kokių nors idėjų, nedvejodami pasikalbėkite su mumis. Nesvarbu, kur yra mūsų klientai ir kokie yra mūsų reikalavimai, sieksime savo tikslo teikti klientams aukštą kokybę, žemas kainas ir geriausias paslaugas.