激光二極管LD常見(jiàn)問(wèn)答
1、激光二極管LD和發(fā)光二極管LED之間有什么區(qū)別?
雖然LD和LED都是電流注入式發(fā)光器件,但它們具有不同的光束質(zhì)量。LED發(fā)出的是隨機(jī)相位光束,這與普通光源是一樣的;但LD發(fā)出的光具有匹配相位特性(相干光), ..
1、激光二極管LD和發(fā)光二極管LED之間有什么區(qū)別?
雖然LD和LED都是電流注入式發(fā)光器件,但它們具有不同的光束質(zhì)量。LED發(fā)出的是隨機(jī)相位光束,這與普通光源是一樣的;但LD發(fā)出的光具有匹配相位特性(相干光),這使得它具有某些特別的用途。這種相干光能夠經(jīng)過(guò)平行準(zhǔn)直后被限制于有限的尺寸,并且可以經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)距離傳輸之后保持這種局域性。另外,相干光具有干涉特性,所以可以用于磁盤(pán)讀取。除此以外,因?yàn)長(zhǎng)D比LED具有更高的工作速率,所以LD比較適合短脈沖要求的工作環(huán)境。(例如作為光學(xué)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)的光學(xué)攝像管,以及光通信光源等) 2、LD操作需要注意哪些問(wèn)題? 應(yīng)該遠(yuǎn)離靜電和抑制尖峰電流,這些都可能損壞LD。測(cè)試設(shè)備和工作人員都應(yīng)該良好接地。由于半導(dǎo)體性質(zhì),LD 的特性會(huì)隨環(huán)境溫度的變化而改變,尤其是LD的輸出功率和中心波長(zhǎng)會(huì)隨溫度偏移。因此為了保證其穩(wěn)定性和可靠性,必須采用適當(dāng)?shù)纳峒夹g(shù)。自動(dòng)溫控模塊,例如熱電冷卻器(TEC),可作為L(zhǎng)D的驅(qū)動(dòng)電路部分以保證其穩(wěn)定工作。 3、紅外LED(IRED)有什么用途?LD又有什么主要用途? IRED可作為工業(yè)設(shè)備控制的光源以及各種傳感器。LD可分為可見(jiàn)光LD和紅外LD?梢(jiàn)光LD常用的有三類(lèi)波長(zhǎng)帶寬,635nm LD,用于激光指示和建筑場(chǎng)合的水平儀,并取代He-Ne光源;650nm-660nm LD,可用于DVD磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)的光學(xué)攝像管;670nm-690nm LD,可作為條形碼掃描光源和各種測(cè)量設(shè)備。830nm的紅外LD是不可見(jiàn)光源,可在安全傳感和其他設(shè)備中得到應(yīng)用。 4、什么是偏振? 偏振就是光的電場(chǎng)和磁場(chǎng)沿一個(gè)固定的方向振動(dòng)。自然光沒(méi)有確定的偏振態(tài),但LD一般都是線偏光。一般來(lái)講,偏振方向指的是電場(chǎng)的振動(dòng)平面。對(duì)于激光二極管,電場(chǎng)的振動(dòng)方向平行于LD的有源層(active layer)的稱(chēng)為T(mén)E模(橫電場(chǎng)或p偏振模),而電場(chǎng)振動(dòng)方向垂直于有源層的稱(chēng)為T(mén)M模(橫磁場(chǎng)或s偏振模)。LD之所以具有不同的偏振態(tài)是跟LD的半導(dǎo)體有源層的摻雜成分相關(guān)的,不同的摻雜成分導(dǎo)致有源層的偏振光譜不同,即不同的偏振態(tài)具有不同的發(fā)射截面,因而閾值差異較大。對(duì)一個(gè)橢圓光束激光二極管,其偏振方向一般平行于短軸。偏振比是衡量激光偏振度的,但不同類(lèi)型的LD具有不同的偏振比。例如,一個(gè)典型的數(shù)值孔徑NA為0.4的5mW激光二極管在25度室溫時(shí)的偏振比約為400:1或500:1,并且隨著輸出功率的增加,偏振比也會(huì)提高。 5、為了提高輸出功率,可以給激光二階管模塊施加更高的電壓么? 很多激光二極管模塊都有內(nèi)置預(yù)設(shè),使得激光可以在一個(gè)確定可接受的電壓范圍內(nèi)安全工作!肮β士勺儭奔す舛䴓O管按典型的三線頭原理工作,附加的線頭可用于調(diào)整內(nèi)部分壓以改變電壓。另外兩個(gè)電極頭一般為普通正極(紅色)和負(fù)極(黑色),用作功率負(fù)載。外殼的典型設(shè)置為正點(diǎn)位,需要細(xì)心考慮以保證外殼接地,避免激光管被燒毀。電源應(yīng)該盡量工作在低的電壓值,以延長(zhǎng)管子的壽命。在最大電壓附近工作時(shí)必須使用熱沈。 6、如何提高激光二極管的壽命? 在低端穩(wěn)定范圍內(nèi)工作可以延長(zhǎng)激光二極管的壽命。高溫工作通常都是導(dǎo)致激光管失靈的原因。典型模塊的壽命將因?yàn)闇囟让吭黾?攝氏度而減半。應(yīng)當(dāng)注意每個(gè)激光二極管模塊的詳細(xì)操作和儲(chǔ)藏溫度范圍。電源應(yīng)該選擇在低壓工作。最大電壓附近工作時(shí)一定要使用熱沈。熱沈要安裝在模塊的前面(激光二極管放置的位置),1英寸外徑的套筒一般來(lái)說(shuō)就足夠了。操作也會(huì)影響管子的壽命和性能。即使二極管廠商有支持各種ESD(靜電荷)保護(hù),高能電荷以及能量尖峰也可以導(dǎo)致永久性損傷。二極管模塊的典型壽命為10-20,000個(gè)小時(shí),而半成品二極管元件的典型壽命在100,000個(gè)小時(shí)左右。注意,二極管泵浦固體激光器模塊的結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)溫度十分敏感。 7、激光二極管的光束質(zhì)量如何? LD截區(qū)發(fā)出的相干光束隨著離開(kāi)輸出面而快速地發(fā)散。截平面光束發(fā)散角的半寬典型值為6到15度,垂直于截平面的光束發(fā)散角為24到46度,因此其遠(yuǎn)場(chǎng)光斑為橢圓形。 |
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