Opori-osveshenia.ru

Опоры освещения
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Лазерный диод из dvd

Лазерный диод из dvd

Для более впечатляющих результатов, нам понадобятся:

1. DVD привод (RW)
2. Драйвер (Питание для лазера)
3. Оптика

Перед разборкой привода открыть лоток подав на него питание от компа если привод не рабочий воспользуйтесь иголкой:

Лазер из DVD

Переворачиваем привод и выкручиваем 4 обведенных красным шурупа:

Лазер из DVD

Снимаем крышку и видим плату, управляющую всем приводом:

Лазер из DVD

Снова переворачиваем DVD-шник и снимаем алюминиевый верх, выкручиваем 2 обведенных красным шурупа:

Лазер из DVD

Отсоединяем шлейфы, соединяющие ходовую чась привода и сам привод:

Лазер из DVD

Выкручиваем 1 шуруп обведенный красным:

Лазер из DVD

Выкручиваем еще 3 обведенных шурупа и пытаемся вытащить хрень, в которой находятся диоды и оптика:

Лазер из DVD

Отламываем припаянную защиту оптики и диодов:

Лазер из DVD

Благополучно снимаем защиту и видем 2 диода — CD и DVD:

Лазер из DVD

Плоскогубцами вынимаем диод с охлаждением, обвязываем его ноги проволокой или припаеваем кондесатор к ногам. или используем антистатический браслет:

Лазер из DVD

Аккуратно ножечком поддеваем диод в обведенном месте и меееедленно аккуратно пытаемся его вынуть:

Лазер из DVD

Поздравляю! Вы извлекли лазерный диод из DVD привода! Но это пол дела. Главное защитить диод от статического электричества обвязав его ноги проволокой или припаяв конденсатор. Можно также использовать антистатическое оборудование в частности антистатический браслет и антистатический паяльник.

Что же это такое, драйвер? зачем он нужен? лампочки же работают и без него! Дело в том, что лазерный диод очень нежный элемент! это не дубовая лампочка, которой не важно чем её питают.
Драйвер лазерного диода (ЛД) это небольшая схема, которая задает режим питания лазера. она следит чтобы ток через ЛД не превышал выставленного уровня. Все дело в том, что ЛД полупроводниковый элемент, а значит жутко нелинейный. то есть ток ЛД возрастает не прямо пропорционально напряжению, а гораздо быстрее! именно поэтому стоит использовать стабилизаторы тока для питания лазерного диода.
Что ж, первый драйвер. не предел мечтаний конечно, но для первого раза сойдет!

Лазер из DVD

Что мы видим? во-первых аккумулятор. это либо батарея от любого телефона, либо составленная из трех пальчиковых аккумуляторов. не путать с батарейками!!
Потом кнопка.. собственно любая.
Резистор.. его сопротивление подбирается опытным путем в принципе для 16Х привода его сопротивление должно быть два Ома, тогда ток через ЛД будет примерно 250мА. резистор можно либо купить, либо найти на плате привода. частенько там бываю резисторы на 1Ом, соединив два последовательно имеем два Ома. если же такое значение тока вас не устраивает, придется подбирать резистор.. для это необходим амперметр, который подключается в разрыв плюсового провода аккумулятора и изменяя сопротивление подбираем требуемый ток.
Конденсатор на 100нФ.. это керамический конденсатор, если есть измеритель емкости можно найти и на плате привода! кстати если есть старые платы, можно поискать на них оранжевые круглые детальки с надписью 104, это и есть такой конденсатор.
Электролитический конденсатор на 2200мкФ.. конечно такая емкость это идеальный вариант, однако часто бывает достаточно и 100мкФ конденсатора на 6.3вольта. кстати напряжение может быть и 10В и 16 и 25! это не важно! ну и собственно сам ЛД! ЛД припаиваем в последнюю очередь с обмотанными проволокой ногами (помним про статику, ага?) когда монтаж закончен, проволоку снять! все, первый драйвер готов!

Простейший драйвер не стабилизирует ток, он его только ограничивает.. а значит ваш лазер будет как фонарик, чем разреженнее аккумуляторы тем тусклее будет светить! а самое плохое что очень трудно понять когда именно аккумуляторы начинают садиться, ведь на глаз луч всегда яркий.. так что как только пакеты перестали плавиться пора на зарядку! Недостатки недостатками, зато драйвер очень простой и миниатюрный!

Использование микросхемы LM317.
В этой схеме все гораздо сложнее, и она прекрасно подходит для стационарного варианта лазера! В драйвере используется микросхема LM317, которая включена стабилизатором тока.

Лазер из DVD

Оптика — очень важная составляющая лазера или лазерной указки. Без оптики лазер будет светить примерно как обычная лампочка и не будет ни прожигать ни светить на сотни метров! Без коллиматора никуда!
Что же это такое? собрал лазер, а он светится просто, как прожектор? где же всеми ожидаемый «луч»? А нету! дело тут вот в чем. кристалл лазерного диода очень маленький. соответственно резонатор тоже! ну а раз пробег фотончиков маленький, летят они не строго параллельно оси кристалла, но и немного вбок. а значит светит наш лазерный диод не лучом, а конусом лазерного излучения.
Не отчаивайтесь, люди придумали линзы! линзы позволяют преобразовать этот конус в параллельный пучок, сколимировать его! Вот только линза должна быть установлена так, чтобы лазерный диод был на расстоянии фокуса этой самой линзы, иначе ничего не выйдет. А так как позиционировать точно линзу очень сложно, придумываем разные способы подстройки расстояния до ЛД, например как в лазерной указке, кгде линза утопляется в корпус под действием винта.
В качестве оптики удобно использовать лазерную указку. Также лазерную указку можно использовать как основу для коллиматора. В ней стоит неплохая линза. Но луч получается примерно 5мм диаметром, а это много.

Читайте так же:
Неисправность шуруповерта для списания

Лазер из DVD

Очень хорошие результаты показывает родная оптика от DVD-RW привода, а именно самая последняя линза, которая непосредственно фокусирует лазерное излучение на поверхность диска. Но с ней свои трудности. фокусное расстояние мало, а значит фокус очень сложно настроить. но в тоже время это позволяет получить луч диаметром 1мм!! к слову, чем уже луч, тем большая энергия прикладывается к 1мм^2 таким лучом можно влегкую шинковать черные пакеты)) если же выполнять фокусировку не в луч, а в точку, то в этой точке плавится пластмасса, режется изолента, дерево начинает аж светиться белым светом от нагрева!(6000градусов не шутки ) и многое другое!!

Лазерный диод из dvd

Лазерные диоды DWD-RW приводов могут вырезать и поджигать!

лазер из dvd привода

Все конечно знают лазерные указки. Такие указки только светят и не имеют нагревательного эффекта. Это и неудивительно, т. к. его оптическая сила всего 1 мВт (максимальная 5 мВт). Автор хотел сделать лазер высокой мощности, но строительство классического лазера является очень сложным, поэтому он поступил иначе .

В наличии оказались три сломанных CD-RW привода. Лазеры в них , как правило, имеют мощность при импульсном режиме 100 — 250 мВт, при непрерывном- 50 — 125 МВт. Работают в инфракрасном диапазоне на длине волны 780 нм. Средний рабочий ток 100 мА — 150 мА, импульсный до 200 мА. При подключении диода лучше не рисковать и настроить ток в цепи питания около 100 мА (можно и больше, но существует риск разрушения диодов, так как его тип трудно установить). Падение напряжения на диоде около 2,1 — 2,15 В. Для ограничения тока можно использовать резистор. Это не идеальное решение, но это работает. Лучше конечно применить источник питания со стабилизированным током с 7805 или LM317.

В оригинальной конструкции лазерного устройства, лазерный луч фокусируется c расстоянием в несколько мм, существуют две линзы: первая преобразует расходящийся свет диода в параллельный пучок, вторая- фокусирует его на необходимом расстоянии. Такой диод не подходит для экспериментов, поэтому нужна небольшая переделка.

Есть два возможных решения:
1) Снимите лазерный диод и применяем к нему оптику от другого устройства (лазерный принтер. Это подходит только для лазерных диодов с обычными корпусами диаметром 5,6 мм, которые стыкуются со старонней оптикой.
2) Оставляем лазерный диод в оригинальной части, удаляем одну из линз (ближнюю к CD диску). Вторую линзу смещаем от диода и фокусируем луч в точку на нужное расстояние (1 см до 1 м или более).
Лазерный диод должен быть соосно совмещен с линзой, в противном случае вы не сможете с фокусировать пучок. Лазерные диоды никогда не должны быть включены, если они не помещены в достаточно большом металлический корпус, который служит теплоотводом!

То, что вы можете найти в различных устройствах для записи дисков: В DVD-RW дисководах есть 2 лазерные диоды: красный для сжигание DVD и инфракрасный для сжигания CD. В DVD-ROM приводах (только чтение) может предложить вам только слабый красный диод на 1 мВт, они хороши только для конструирования указок. Они не смогут зажигать или вырезать что-нибудь. В комбинированных CD-RW / DVD-ROM ( прожиг CD и только читает DVD) вы можете найти диод инфракрасного и слабый красный диод (как в DVD-ROM). И, наконец, диоды из только читатающих CD-ROM совершенно бесполезны :).

Внимание! Лазерные диоды из CD-RW излучают невидимое лазерное излучение, и они очень опасны! Их свет может повредить глаза. Вы никогда не должны смотреть в рабочей диода даже без линзы или указать его на отражающей поверхности. Лазерный луч может вызвать ожоги или пожар. Это, как правило, класс лазера III b. Все, что вы делаете, вы делаете на свой страх и риск.

подключение лазерного диода

Простейшее подключение лазерного диода.

Подключение лазерного диода

Расчет сопротивления серии лазерного диода (напряжения U должно быть по крайней мере выше на 1 В чем падение напряжения Ud на лазерном диоде . Падение напряжения Ud 2,15 В для инфракрасного и 2,5 В для красных диодов. Никогда не устанавливайте ток лазерного диода выше 0,2 A.

Примечание : Если диод подключен к любому источнику питания (даже регулируемому) без сопротивления или регулятора тока, диод будет уничтожен! Лазерный диод имеет почти нулевое сопротивление. Падение напряжения 2,1 В не означает, что диод может быть подключен к 2.1 В!

Как сделать лазерную указку из DVD-диода

Лазерные указки, с которыми многие из нас игрались в детстве, вполне можно сделать своими руками в домашних условиях. А можно создать достаточно мощное приспособление, которое способно прожигать своим лучом предметы. И для этого нам потребуется лазерный диод, который можно извлечь из DVD-RW проигрывателя.

Читайте так же:
Максимальная токовая защита это

Внешний вид лазерного диода из dvd

Лазерный диод, взятый из DVD

Из этой статьи вы узнаете последовательность работы создания самодельного лазерного устройства, обладающего значительной мощностью.

Что понадобится в работе

Чтобы своими руками изготовить лазер, необходимо использовать лазерный диод красного цвета (650нм). Его можно извлечь из сломанного или старого DVD-RW привод.

Обратите внимание! Если прибор сломан, то существует высокая вероятность того, что его лазерный диод остался в рабочем состоянии. Поэтому он вполне пригоден для нашей работы.

Также можно использовать CD-RW привод. Некоторые используют даже пишущий Blu-ray дисковод. Но в таком случае для CD-RW привода будет характерен инфракрасный невидимый луч (780нм), а для Blu-ray дисковода — фиолетовый (405нм).
Кроме того понадобятся также инструменты, чтобы для разбора DVD-RW привода.

Поговорим о проигрывателе

Чтобы достать лазерный диод, взятый из DVD-RW привода, нужно аккуратно разобрать устройство. Для этого нужно понимать устройства привода. Он помещен в специальную металлический теплоотводящий корпус, который еще дополнительно помещен ещё в одну металлическую основу. От вас зависит, стоит ли вытаскивать прибор из такого корпуса или нет.

Обратите внимание! Разбирая DVD-RW прибор, не стоит вытаскивать бескорпусные лд.

Внешний вид DVD-RW привода

Можно также оставить в корпусе радиатор, а вот основы извлечь. Это влияет на качество теплоотвода, который необходим для нашей лазерной установки. Некоторые специалисты утверждают, что когда лд питает неимпульсный ток, то для каретки не будет хватать созданного теплоотвода. Это утверждение будет правильным для определенных моделей привода, а также, если необходимо получить максимальную мощность.
В DVD-RW встроены два лазерных диода. Из них один является инфракрасным и используется для записи и проигрывания CD. А второй красного цвета и применяется проигрывания и записи DVD. Как видим, при желании можно изготовить своими руками целых два лазера.

Обратите внимание! В модели привода BD-RE встроены целых три диода. А вот в современных моделях такого рода устройств применяются сдвоенные лд, установленные на одном кристалле.

В таких сборках нельзя одновременно подключать инфракрасный и красный диоды, если ток имеет большие значения.

О чем стоит помнить при работе

Создавая своими руками лазер необходимо помнить, что лазерный диод может повредиться от статического электричества. Поэтому, чтобы обеспечить нормальную работу данного элемента, необходимо три ножки лд
обмотать неизолированной проволокой.

Обратите внимание! Нельзя направлять в глаза лазерный луч. Его также нельзя направлять на отражающие поверхности. Это может привести к полной или частичной потере зрения.

Требования, которые существуют для работы с лазерами, актуальны и для инфракрасного излучения. Ведь оба эти излучения обладают мощной прожигающей способностью.

Внешний вид лазерного луча

Лазерный луч красного цвета

Кроме этого необходимо знать о том, что питание лазерного диода должно осуществляться определенным током. Если ток питания будет превышать определенный порог, то это может привести к перегреву диода. В связи с чем он либо полностью перегорит, либо будет светить как стандартный светодиод.
Для того, чтобы ток имел правильные значения, нужно использовать определенную схему сборки лазера. При этом в ней обязательно должен иметься драйвер. Рассмотрим несколько схем по сборке лазера при использовании лазерного диода, взятого из DVD-RW привода.

Первый вариант сборки

В данной ситуации необходимо использовать следующую схему сборки устройства на основе лазерного диода, извлеченного из DVD-RW привода.

План устройства электросети для лазерного диода

Минусом такой схемы является наличие ситуации проседания напряжения аккумулятора в момент разрядки, что вызывает линейное падение степени яркости лазера.
Чтобы собрать лазерную установку по приведенной схеме, нужен не только диод, но и конденсаторы с любым напряжением (от 3В). На схеме они отмечен значком C1 и С2. Емкость первого конденсатора должна быть 0,1 мкФ, а второго – 100 мкФ. Они защитят диод от статического электричества, а также обеспечат плавный переход процессов. Когда конденсаторы были подсоединены к лазерному источнику света, с выводом можно будет снять проволоку. При соединении к диоду один из выводов на корпус будет подавать минус. В тоже время второй вывод будет плюсом, а третий – не применяется. Расположение плюсов достаточно хорошо показано на второй схеме, которая будет описана ниже.
Стоит знать, что на корпус некоторых диодов подается плюс (например, у 808нм лд). Для сдвоенных моделей характерно наличие среднего вывода для общего минуса (G), а крайний – C для питания DVD, CD, D.
Запитать такую схему можно от мобильного аккумулятора или 3 аккумулятора АА.

Обратите внимание! При сборке схемы необходимо учитывать, что напряжение аккумулятора может отличаться от указанного. Особенно это заметно сразу же после его зарядки. При 3,7 В может иметься 4,2 В. В связи с этим аккумулятор необходимо проверять мультиметром.

При этом ток также может иметь отличные значения. К примеру, при соответствующих скоростях записи DVD-RW привода, лазерный диод может иметь следующие значения таких параметров, как мощность и ток:

  • при скорости 16 мощность составит 200мВт, а ток — 250-260мА;
  • при скорости 18 мощность составит 200мВт, а ток — 300-350мА;
  • при скорости 20 мощность составит 270мВт, а ток — 400-450мА;
  • при скорости 22 мощность составит 300мВт, а ток — 450-500мА;
  • при скорости 24 мощность составит 300мВт, а ток — 450-500мА.
Читайте так же:
Цветовая маркировка сип 4х16

Внешний вид инфракрасного диода

Инфракрасный диод CD-RW привода будет иметь мощность в 100-200мВт. Для сравнения, фиолетовый в BLU-RAY RW — от 60 до 150мВт, а в не пишущих моделях -15 мВт.
Перед сборкой данной схемы, при использовании лазерного диода DVD привода, необходимо узнать, какое сопротивление требуется для резистора R1. Для этого можно использовать формулу R1=(Uвх.-Uпад.)/I , в которой:

  • Uвх. – напряжение, идущее от аккумулятора;
  • Uпад. — падение напряжения, которое принимает диод. Красный диод должен примерно иметь Uпад. равное 3 В. Такое напряжение пойдет для маломощного не пишущего DVD привода. Для инфракрасного диода Uпад. составит примерно 1,9 В, а для фиолетового или синего – 5,5 В и 4-4,4 В соответственно;
  • I — сила тока. Ее можно узнать из специальной таблицы.

При сборке лазера многие специалисты рекомендуют использовать резисторы большего сопротивления, чем получилось при расчетах. Это позволит защитить полупроводник от тока чрезмерного значения. Используя мультиметр, далее можно будет уменьшить сопротивление.

Второй вариант сборки

В данном случае при сборке лазерной установки необходимо руководствоваться следующей схемой.

Принцип сборки установки с лазером

Схема сборки лазерной установки

Данная схема, в отличие от вышеописанной не имеет проблем с падением яркости лазера. Эта проблема была решена благодаря применению в схеме
специального регулируемого стабилизатора (например, КРЕН12А или его распространенного аналога LM317T).
При этом необходимо знать, что выбранный стабилизатор является компенсационным. Он подает напряжение примерно на 1.4 В больше, чем требуется. В результате, чтобы получить в схеме на лазерный диод 3 В нужно подать от 4.4 В до 37 В. При этом на выходе все равно будет 3 В (конечно, при условии правильно подобранных резисторов).
Если на схему подавать меньше 4.4 В, то яркость лазера начнет падать, что характерно для первой схемы. В результате возникнет ситуация, аналогичная разрядке аккумулятора. Для диодов 780нм на схему потребуется подавать от 3,8 В до 37 В. Поэтому в такой ситуации данная схема может оказаться неэффективной, так как вольт-амперная характеристика здесь будет сильно плавать в зависимости от температуры окружающей среды. А это может привести к перегоранию схемы, если повышение значения тока вовремя не удаётся отследить.

Обратите внимание! Некоторые специалисты считают, что данный эффект характерен для синих лазерных диодов.

Чтобы избежать перегрева, необходимо до полного разогрева источника света измерять ток. Это позволить устранить риск повышения предельно допустимого значения тока.
Специалисты рекомендуют использовать сопротивление для R1 в значении Ом. А для определения параметра R2 необходимо использовать следующую формулу: R2=R1*(Uвых.-Uопор.)/Uопор.
Следует знать, что первоначально R2 нужно ставить несколько меньше, чем было получена цифра при вычислениях. При этом следует одновременно к диоду подключить последовательно мультиметр, чтобы оценивать силу тока. Это позволит избежать ситуации появления тока чрезмерного значения.
В этой схеме допускается использование таких же конденсаторов, как и в предыдущей. А вот резисторы должны быть более качественными, особенно их подключение. Если во время работы установки произойдет обрыв контакта (размыкание цепи), то из-за возросшего напряжения светодиодный диод перегорит.

Фокусировка светового потока в луч

Создавая лазерную установку и используя для этого диод, извлеченный из DVD-RW привода, необходимо понимать, что испускаемый свет будет аналогичным стандартному светодиоду.

Внешний вид свечения диода

Но нам же необходим лазерный луч. Чтобы его сделать, необходимо использовать коллиматор – специальную линзу. С ее помощью будет происходить фокусирование светового потока в луч. Отличным решением будет применение в устройстве линзы, взятой из старой лазерной указки. Устанавливая ее при помощи гаек и пружин, появится возможность более точной фокусировки лазера (его приближение и удаление). Также линзу можно прикрепить к лазерному диоду с помощью эпоксидного клея или двухстороннего скотча.
Из-за того, что не всегда можно отыскать мощный диод, в данной ситуации рекомендуется использовать модель 808нм.

Принцип изменения луча

Получение зеленого луча

С помощью кристалла определенного цвета можно получить лазерный луч зеленого, желтого, красного и синего цвета.

Заключение

С помощью лазерного диода, извлеченного из DVD-RW привода, можно своими руками создать лазерную установку. Используя различные кристаллы, можно сфокусировать луч и придать ему необходимую расцветку. При этом необходимо обязательно учитывать особенности работы с таким приспособлением, чтобы получить желаемый результат и не ухудшить свое зрение.

Читайте так же:
Кованые элементы на входную дверь

Лазерный диод

Лазерный диод — полупроводниковый лазер, построенный на базе диода. Его работа основана на возникновении инверсии населённостей в области p-n перехода при инжекции носителей заряда. [1] [2]

Содержание

Принцип действия [ править | править код ]

Когда на анод обычного диода подаётся положительный потенциал, то говорят, что диод смещён в прямом направлении. При этом электроны из n-области инжектируются в p-область, а дырки из p-области инжектируются в n-область p-n перехода полупроводника. Если электрон и дырка оказываются «вблизи» (на расстоянии, когда возможно туннелирование), то они могут рекомбинировать с выделением энергии в виде фотона определённой длины волны (в силу сохранения энергии) и фонона (в силу сохранения импульса, потому что фотон уносит импульс). Такой процесс называется спонтанным излучением и является основным источником излучения в светодиодах.

Однако, при определённых условиях, электрон и дырка перед рекомбинацией могут находиться в одной области пространства достаточно долгое время (до микросекунд). Если в этот момент через эту область пространства пройдёт фотон нужной (резонансной) частоты, он может вызвать вынужденную рекомбинацию с выделением второго фотона, причём его направление, вектор поляризации и фаза будут в точности совпадать с теми же характеристиками первого фотона.

В лазерном диоде полупроводниковый кристалл изготавливают в виде очень тонкой прямоугольной пластинки. Такая пластинка по сути является оптическим волноводом, где излучение ограничено в относительно небольшом пространстве. Верхний слой кристалла легируется для создания n-области, а в нижнем слое создают p-область. В результате получается плоский p-n переход большой площади. Две боковые стороны (торцы) кристалла полируются для образования гладких параллельных плоскостей, которые образуют оптический резонатор, называемый резонатором Фабри-Перо. Случайный фотон спонтанного излучения, испущенный перпендикулярно этим плоскостям, пройдёт через весь оптический волновод и несколько раз отразится от торцов, прежде чем выйдет наружу. Проходя вдоль резонатора, он будет вызывать вынужденную рекомбинацию, создавая новые и новые фотоны с теми же параметрами, и излучение будет усиливаться (механизм вынужденного излучения). Как только усиление превысит потери, начнётся лазерная генерация.

Лазерные диоды могут быть нескольких типов. У основной их части слои сделаны очень тонкими, и такая структура может генерировать излучение только в направлении, параллельном этим слоям. С другой стороны, если волновод сделать достаточно широким по сравнению с длиной волны, он сможет работать уже в нескольких поперечных модах. Такой диод называется многомодовым (англ.  «multi-mode» ). Применение таких лазеров возможно в тех случаях, когда от устройства требуется высокая мощность излучения и не ставится условие хорошей сходимости луча (то есть допускается его значительная расходимость). Такими областями применений являются печатающие устройства, химическая промышленность, накачка других лазеров. С другой стороны, если требуется хорошая фокусировка луча, ширина волновода должна изготавливаться сравнимой с длиной волны излучения. Здесь уже ширина луча будет определяться только пределами, накладываемыми дифракцией. Такие устройства применяются в оптических запоминающих устройствах, лазерных целеуказателях, а также в волоконной технике. Следует, однако, заметить, что такие лазеры не могут поддерживать несколько продольных мод, то есть не могут излучать на разных длинах волн одновременно.

Длина волны излучения лазерного диода зависит от ширины запрещённой зоны между энергетическими уровнями p- и n-областей полупроводника.

В связи с тем, что излучающий элемент достаточно тонок, луч на выходе диода, вследствие дифракции, практически сразу расходится. Для компенсации этого эффекта и получения тонкого луча необходимо применять собирающие линзы. Для многомодовых широких лазеров наиболее часто применяются цилиндрические линзы. Для одномодовых лазеров при использовании симметричных линз сечение луча будет эллиптическим, так как расхождение в вертикальной плоскости превышает расхождение в горизонтальной. Нагляднее всего это видно на примере луча лазерной указки.

В простейшем устройстве, которое было описано выше, невозможно выделить отдельную длину волны, исключая значение, характерное для оптического резонатора. Однако в устройствах с несколькими продольными модами и материалом, способным усиливать излучение в достаточно широком диапазоне частот, возможна работа на нескольких длинах волн. Во многих случаях, включая большинство лазеров с видимым излучением, они работают на единственной длине волны, которая, однако обладает сильной нестабильностью и зависит от множества факторов — изменения силы тока, внешней температуры и т. д. В последние годы описанная выше конструкция простейшего лазерного диода подвергалась многочисленным усовершенствованиям, чтобы устройства на их основе могли отвечать современным требованиям.

Виды лазерных диодов [ править | править код ]

Конструкция лазерного диода, описанная выше, имеет название «Диод с n-p гомоструктурой», смысл которого станет понятен чуть позже. Такие диоды крайне неэффективны. Они требуют такой большой входной мощности, что могут работать только в импульсном режиме; в противном случае они быстро перегреваются. Несмотря на простоту конструкции и историческую значимость, на практике они не применяются.

Читайте так же:
Электрический пульверизатор для покраски стен

Лазеры на двойной гетероструктуре [ править | править код ]

В этих устройствах, слой материала с более узкой запрещённой зоной располагается между двумя слоями материала с более широкой запрещённой зоной. Чаще всего для реализации лазера на основе двойной гетероструктуры используют арсенид галлия (GaAs) и арсенид алюминия-галлия (AlGaAs). Каждое соединение двух таких различных полупроводников называется гетероструктурой, а устройство — «диод с двойной гетероструктурой» (ДГС). В англоязычной литературе используются названия «double heterostructure laser» или «DH laser». Описанная в начале статьи конструкция называется «диод на гомопереходе» как раз для иллюстрации отличий от данного типа, который сегодня используется достаточно широко.

Преимущество лазеров с двойной гетероструктурой состоит в том, что область сосуществования электронов и дырок («активная область») заключена в тонком среднем слое. Это означает, что много больше электронно-дырочных пар будут давать вклад в усиление — не так много их останется на периферии в области с низким усилением. Дополнительно, свет будет отражаться от самих гетеропереходов, то есть излучение будет целиком заключено в области максимально эффективного усиления.

Диод с квантовыми ямами [ править | править код ]

Если средний слой диода ДГС сделать ещё тоньше, такой слой начнёт работать как квантовая яма. Это означает, что в вертикальном направлении энергия электронов начнёт квантоваться. Разница между энергетическими уровнями квантовых ям может использоваться для генерации излучения вместо потенциального барьера. Такой подход очень эффективен с точки зрения управления длиной волны излучения, которая будет зависеть от толщины среднего слоя. Эффективность такого лазера будет выше по сравнению с однослойным лазером благодаря тому, что зависимость плотности электронов и дырок, участвующих в процессе излучения, имеет более равномерное распределение.

Гетероструктурные лазеры с раздельным удержанием [ править | править код ]

Основная проблема гетероструктурных лазеров с тонким слоем — невозможность эффективного удержания света. Чтобы преодолеть её, с двух сторон кристалла добавляют ещё два слоя. Эти слои имеют меньший коэффициент преломления по сравнению с центральными слоями. Такая структура, напоминающая световод, более эффективно удерживает свет. Эти устройства называются гетероструктурами с раздельным удержанием («separate confinement heterostructure», SCH)

Большинство полупроводниковых лазеров, произведённых с 1990-го года, изготовлены по этой технологии.

Лазеры с распределённой обратной связью [ править | править код ]

Лазеры с распределённой обратной связью (РОС) чаще всего используются в системах многочастотной волоконно-оптической связи. Чтобы стабилизировать длину волны, в районе p-n перехода создаётся поперечная насечка, образующая дифракционную решётку. Благодаря этой насечке, излучение только с одной длиной волны возвращается обратно в резонатор и участвует в дальнейшем усилении. РОС-лазеры имеют стабильную длину волны излучения, которая определяется на этапе производства шагом насечки, но может незначительно меняться под влиянием температуры. Такие лазеры — основа современных оптических телекоммуникационных систем.

VCSEL [ править | править код ]

VCSEL — «Поверхностно-излучающий лазер с вертикальным резонатором» — полупроводниковый лазер, излучающий свет в направлении, перпендикулярном поверхности кристалла, в отличие от обычных лазерных диодов, излучающих в плоскости, параллельной поверхности.

VECSEL [ править | править код ]

VECSEL — «Поверхностно-излучающий лазер с вертикальным внешним резонатором». Аналогичен по своему устройству VCSEL, но имеющий внешний резонатор. Может исполняться как с токовой, так и с оптической накачкой.

Типы корпусов для лазерных диодов [ править | править код ]

Широкое распространение лазерных диодов привело к появлению большого разнообразия корпусов, специализированных для определенных применений. Официальных стандартов по данному вопросу не существует, однако иногда крупные производители заключают соглашения об унификации корпусов [3] . Кроме того существуют услуги по корпусированию излучателей по требованиям заказчика, поэтому перечислить всё разнообразие корпусов затруднительно (miniBUT, miniDIL и т.д.). Точно также и распиновка контактов в знакомом корпусе может оказаться уникальной, поэтому назначение пинов перед покупкой у нового производителя всегда следует перепроверять. Также не следует ассоциировать внешний вид с длиной волны излучения, т.к. на практике излучатель с практически любой (в рамках ряда) длиной волны может быть установлен в любой из корпусов. Основные элементы лазерного модуля:

  • излучатель
  • термистор
  • элемент Пельтье
  • фотодиод
  • коллимирующая линза
  • оптический изолятор

Ниже перечислены корпуса, наиболее распространенные среди производителей.

С открытым излучением на выходе [ править | править код ]

TO-CAN [ править | править код ]

Корпусы данного типа предназначены для малого и среднего диапазона мощности излучения (до 250 мВт), т.к. не обладают специализированными теплоотводными поверхностями. Размеры варьируются от 3,8 до 10 мм. Число ножек от 3 до 4, коммутированы они могут быть различным образом, приводя в 8 типам распиновок.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector