Preguntas relacionadas con láser

Nunca he diseñado un dispositivo láser, pero he tratado de leer mucho sobre ellos. Soy consciente de las diferentes clases de láseres y los peligros asociados con ellos. Por ejemplo, sé sobre el requisito de un enclavamiento que apaga el emisor cada vez que se abre la caja. Sé que los láseres de clase 2 deben ser visibles para que provoquen el "reflejo de parpadeo". Sé que los diodos necesitan mucha protección, contra sobretensiones, sobrecorrientes, ESD, etc. Necesitan retroalimentación de corriente cerrada y circuito cerrado para mantener una potencia óptica constante.

Mis preguntas son:

1) ¿Es realmente tan simple como tomar un chip de unidad láser y un diodo de tres terminales de Digikey y conectarlos de acuerdo con la hoja de datos? ¿Debería el chip de la unidad láser manejar todos los mecanismos de protección necesarios, o normalmente hay otro dispositivo que se necesita para manejar alguna otra forma de protección?

2) ¿Existe un organismo regulador central que realice alguna prueba para determinar qué clase de láser tiene y si su producto cumple con todas las regulaciones necesarias?

3) ¿Hay algún problema conocido al usar láser con fibra óptica de plástico de 1 mm de núcleo? Sé que POF tiene ventanas de transmisión muy diferentes en comparación con la fibra de vidrio, y sé que una de estas ventanas óptimas es de 650 nm. ¿El rayo permanecería estrecho dentro de la fibra, o comenzaría a dispersarse? ¿Seguiría siendo coherente y colimado después de atravesar, digamos, 15 metros de POF?

Para obtener información adicional sobre la aplicación, sepa que en realidad no necesito luz coherente o colimada (en términos de seguridad, probablemente sea mejor si no fuera coherente o colimada). Más bien, lo que necesito es una fuente de luz a granel muy potente (1 mW o mejor). La fuente de luz debe poder encenderse y apagarse, pero no necesita ser modulada y la fuente misma no codificará ninguna información. Por lo tanto, si hay algún otro dispositivo que pueda proporcionar 1 mW en POF, estaré muy dispuesto a investigarlo, pero en este punto estoy investigando el enfoque láser, porque parece que la mayoría de los LED ni siquiera son capaces de 500 uW .

1) ¿Es realmente tan simple como tomar un chip de unidad láser y un diodo de tres terminales de Digikey y conectarlos de acuerdo con la hoja de datos? ¿Debería el chip de la unidad láser manejar todos los mecanismos de protección necesarios, o normalmente hay otro dispositivo que se necesita para manejar alguna otra forma de protección?

Los chips de la unidad láser con los que estoy familiarizado tienen más que ver con la aplicación de una modulación rápida al láser que con la alimentación de CC. Por lo general, se requiere un circuito de alimentación adicional; y ese circuito de alimentación es donde normalmente se implementa la protección.

Si tiene en mente un tipo diferente de chip de unidad, vincule la hoja de datos en su pregunta.

2) ¿Existe un organismo regulador central que realice alguna prueba para determinar qué clase de láser tiene y si su producto cumple con todas las regulaciones necesarias?

En los EE. UU., Corresponde al fabricante del láser autocertificar su producto. Es posible que pueda encontrar un consultor que lo ayude con ese proceso si no tiene la experiencia.

3) ¿Hay algún problema conocido al usar láser con fibra óptica de plástico de 1 mm de núcleo? Sé que POF tiene ventanas de transmisión muy diferentes en comparación con la fibra de vidrio, y sé que una de estas ventanas óptimas es de 650 nm.

¿El rayo permanecería estrecho dentro de la fibra, o comenzaría a dispersarse?

La fibra es una guía de onda, y la potencia del láser permanecerá confinada dentro del núcleo de la fibra. Se atenuará (perderá poder con la distancia). También hay un proceso llamado dispersión que significa que diferentes componentes de la potencia del láser toman diferentes cantidades de tiempo para atravesar la fibra, pero si no está cambiando la señal rápidamente, es probable que no lo afecte.

Editar : Una diferencia importante entre POF y fibra de vidrio es que incluso en su ventana de transmisión, POF tiene una atenuación mucho mayor que el vidrio. La atenuación en fibra de vidrio se mide en décimas de dB por km. La atenuación en POF (la última vez que trabajé con ella, hace varios años) se mide en décimas o dB completos por metro.

¿Seguiría siendo coherente y colimado después de pasar, digamos, 15 metros> de POF?

La señal seguirá siendo coherente, pero el efecto de dispersión que mencioné anteriormente puede reducir la longitud de coherencia si ha pasado por una fibra muy larga.

El haz de salida divergerá en un ángulo sustancial (no estrictamente colimado) cuando salga de la fibra. La divergencia es un efecto de difracción y el ángulo está inversamente relacionado con el diámetro del núcleo de la fibra, lo que significa que POF tendrá un ángulo de divergencia más bajo que las fibras de núcleo más pequeño. En fibra multimodo como POF, el ángulo de divergencia de salida también depende de los detalles de la construcción de la fibra. En general, el ángulo de divergencia de salida será similar al ángulo de aceptación de entrada.

Estoy investigando el enfoque del láser, porque parece que la mayoría de los LED ni siquiera son capaces de 500 uW.

No importa mucho lo que puedan hacer la mayoría de los LED: si puede encontrar un LED que satisfaga sus necesidades, es suficiente. Y creo que deberías poder encontrar un LED para producir 1 mW y acoplarlo en POF, si miras lo suficiente. Pero un láser debería poder hacerlo de manera más eficiente (pero quizás más costoso).

Editar : Tenga en cuenta que el uso de un LED no reduce sus preocupaciones de seguridad. 1 mW sigue siendo 1 mW y aún puede ser peligroso. Querrá las mismas precauciones de seguridad (mencionó el control de fibra abierta) si usa un láser o un LED. Las regulaciones no se han mantenido al día con las capacidades mejoradas de los LED en los últimos años, pero eso no significa que no deba protegerse ni proteger a sus usuarios.

• No necesita un LÁSER: un LED hará lo que necesita, hay muchos LED adecuados disponibles y son más fáciles de manejar.

Como observa que no necesita los atributos que proporciona un LÁSER específicamente, el uso de un LED facilitará su tarea en general. Hay un número significativo de LED que superarán fácilmente sus necesidades.

Suposición: la eficiencia = (Potencia radiométrica) / (entrada de CC) no es una gran preocupación, pero mayor es mejor.

Mencionas 650 nM (rojo intenso), así que comenzaré allí.

La mayoría de los LED tienen un ángulo total de media potencia de radiación amplia: 40 grados a 160 grados para la mayoría de los que se enumeran a continuación y 6 grados en un caso. "Lanzar" su energía en fibra óptica plástica dará como resultado (probablemente) una pérdida de energía sustancial, pero los niveles disponibles en comparación con su objetivo no tienen grandes consecuencias. Se dispone de hardware especializado para convertir la radiación de gran angular en una alimentación óptica de 1 mm (POF) o 0,2 mm (HCS).

Para comenzar con una gran exageración, un LED rojo intenso de Luxeon Rebel con una entrada de ~ = 1 vatio producirá una salida radiométrica de 250 mW a 350 mW con una eficiencia óptica / CC de alrededor del 35% - 45%, según el modelo elegido y el contenedor. Acoplando 1 mW de esto a una fibra óptica 'no debería ser demasiado difícil'. En la práctica, un nivel de potencia mucho más bajo será adecuado.

Cartera de colores Luxeon Rebel y Rebel ES : consulte la Tabla 1, página 5.

Aquí encontrará una gama de guías técnicas aplicables a los LED rebeldes de Luxeon en general.

En el otro extremo, aquí hay un LED con un "lanzador" POF integral de 1 mm que produce una salida máxima de 1 mW del extremo lejano de 0.5 m de POF de 1 mm o 5 m de fibra HCS de 0.2 mm con corriente de LED de 60 mA. Consulte la Tabla y la nota 3 en la página 7 de la hoja de datos a continuación. Como esa es la clasificación máxima (0.8 dBm máx.) Está algo por debajo de sus especificaciones, pero muestra cuán alcanzable es el requisito

Hoja de datos del transmisor Avago HFBR-1527ETZ LED

$ US13.67 / 1 de Digikey

Entre:

Emisor Advanced Photonics 950 nM, 18 mW min 22 mW salida óptica típica a 50 mA de corriente LED. Paquete SOT23. Ángulo de emisión de 140 grados.

Emisores Osram 850 nM

25 mW / esteradian a 20 mA a 950 mW a 1 A (120 grados, Dragón de platino)

Ejemplo: OSRAM con chip FH4056, 850 nM, 44 grados, aproximadamente 0,6 mW de salida por mA, <= 70 mA continua a 25 ° C de reducción a ~ = 20 mA a 85 ° C (todavía dando ~~ = 10 mW de salida).

Página del producto y hoja de datos

Diodos LASER Roithner - IR y UV - algunas cosas preciosas - pero siéntese antes de leer los precios.

Idoneidad del LED:

Parece que un LED "rojo intenso" adecuadamente adecuado satisfará bien sus necesidades. El siguiente ejemplo de Luxeon Rebel Deep Red proporcionará varios vatios si es necesario, pero puede funcionar a niveles de potencia mucho más bajos. Será representativo de lo que se puede lograr con los LED de otros fabricantes de LED superiores. (incluidos Osram, Avago, Seúl Semi, Nichia, Cree, ...)

Con aproximadamente 1 mW de salida por 10 mW de entrada, esperarías ~ - 5 mW de un LED de 20 mA y alcanzar potencias de entrada mucho más altas cuesta solo unos pocos dólares.

Solo ejemplo: Luxeon Rebel : aproximadamente 1 mW de salida óptica por mA. Esto es a 350 mA, ~ + 1 vatio y será ligeramente mejor a medida que disminuya mA

Y la longitud de onda es la requerida