Domande relative al laser

Non ho mai progettato un dispositivo laser, ma ho cercato di leggere ampiamente su di essi. Sono a conoscenza delle diverse classi di laser e dei pericoli ad esse associati. Ad esempio, conosco il requisito di un interblocco che spegne l'emettitore ogni volta che viene aperto il caso. So che i laser di classe 2 devono essere visibili in modo da innescare il "riflesso delle palpebre". So che i diodi hanno bisogno di molta protezione, da sovratensione, sovracorrente, ESD e così via. Hanno bisogno di un feedback regolato in corrente e ad anello chiuso per mantenere una potenza ottica costante.

Le mie domande sono:

1) È davvero semplice come prendere un chip di azionamento laser e un diodo a tre terminali da digikey e collegarli secondo il foglio dati? Il chip di azionamento laser dovrebbe essere in grado di gestire tutti i meccanismi di protezione necessari o è in genere necessario un altro dispositivo per gestire qualche altra forma di protezione?

2) Esiste un ente normativo centrale che effettua dei test per determinare quale classe di laser hai e se il tuo prodotto segue tutte le normative necessarie?

3) Esistono problemi noti relativi all'uso di laser con fibra ottica di plastica con anima da 1 mm? So che POF ha finestre di trasmissione molto diverse rispetto alla fibra di vetro, e so che una di queste finestre ottimali è 650nm. Il raggio rimarrebbe stretto all'interno della fibra o inizierebbe a disperdersi? Sarebbe ancora coerente e collimato dopo aver attraversato, diciamo, 15 metri di POF?

Per ulteriori informazioni sull'applicazione, sappi che in realtà non ho bisogno di luce coerente o collimata (in termini di sicurezza è probabilmente meglio se non fosse coerente o collimata). Piuttosto, ciò di cui ho bisogno è una sorgente di luce sfusa molto potente (1 mW o superiore). La sorgente luminosa deve essere in grado di accendersi e spegnersi, ma non deve essere modulata e la sorgente stessa non codificherà alcuna informazione. Pertanto, se esiste forse qualche altro dispositivo in grado di fornire 1 mW di POF, sarò molto disposto a indagarlo, ma a questo punto sto studiando l'approccio laser, perché sembra che la maggior parte dei LED non sia nemmeno in grado di 500 uW .

1) È davvero semplice come prendere un chip di azionamento laser e un diodo a tre terminali da digikey e collegarli secondo il foglio dati? Il chip di azionamento laser dovrebbe essere in grado di gestire tutti i meccanismi di protezione necessari o è in genere necessario un altro dispositivo per gestire qualche altra forma di protezione?

I chip di azionamento laser con cui ho familiarità riguardano più l'applicazione della modulazione rapida al laser che la fornitura di corrente continua. Di solito è necessario un circuito di alimentazione aggiuntivo; e quel circuito di potenza è dove la protezione è normalmente implementata.

Se hai in mente un diverso tipo di chip drive, collega la scheda tecnica alla tua domanda.

2) Esiste un ente normativo centrale che esegue dei test per determinare quale classe di laser hai e se il tuo prodotto segue tutte le normative necessarie?

Negli Stati Uniti, spetta al produttore del laser autocertificare il proprio prodotto. Potresti essere in grado di trovare un consulente che ti assista in tale processo se non hai le competenze.

3) Esistono problemi noti relativi all'uso di laser con fibra ottica di plastica con anima da 1 mm? So che POF ha finestre di trasmissione molto diverse rispetto alla fibra di vetro, e so che una di queste finestre ottimali è 650nm.

Il raggio rimarrebbe stretto all'interno della fibra o inizierebbe a disperdersi?

La fibra è una guida d'onda e la potenza del laser rimarrà confinata all'interno del nucleo della fibra. Si attenuerà (perderà potenza sulla distanza). C'è anche un processo chiamato dispersione che significa che diversi componenti della potenza del laser impiegano diverse quantità di tempo per attraversare la fibra --- ma se non si commuta rapidamente il segnale, è improbabile che ciò influisca su di te.

Modifica : una grande differenza tra POF e fibra di vetro è che anche nella sua finestra di trasmissione, POF ha un'attenuazione molto maggiore rispetto al vetro. L'attenuazione in fibra di vetro è misurata in decimi di dB per km. L'attenuazione in POF (l'ultima volta che ci ho lavorato, diversi anni fa) è misurata in decimi o dB interi al metro.

Sarebbe ancora coerente e collimato dopo aver attraversato, diciamo, 15 metri> di POF?

Il segnale sarà ancora coerente, ma l'effetto di dispersione che ho menzionato sopra può ridurre la lunghezza di coerenza se hai attraversato una fibra molto lunga.

Il raggio di uscita divergerà con un angolo sostanziale (non strettamente collimato) quando esce dalla fibra. La divergenza è un effetto di diffrazione e l'angolo è inversamente correlato al diametro del nucleo della fibra --- il che significa che POF avrà un angolo di divergenza inferiore rispetto alle fibre con nucleo più piccolo. In fibre multimodali come il POF, l'angolo di divergenza di uscita dipende anche dai dettagli della struttura della fibra. In generale, l'angolo di divergenza dell'uscita sarà simile all'angolo di accettazione dell'ingresso.

Sto studiando l'approccio laser, perché sembra che la maggior parte dei LED non sia nemmeno in grado di 500 uW.

Non importa molto cosa può fare la maggior parte dei LED --- se riesci a trovare un LED che soddisfi le tue esigenze, è abbastanza. E penso che dovresti essere in grado di trovare un LED per produrre 1 mW e accoppiarlo a POF, se guardi abbastanza a lungo. Ma un laser dovrebbe essere in grado di farlo in modo più efficiente (ma forse più costoso).

Modifica : tenere presente che l'uso di un LED non riduce i problemi di sicurezza. 1 mW è ancora 1 mW e può ancora essere pericoloso. Avrai bisogno delle stesse precauzioni di sicurezza (hai menzionato il controllo a fibra aperta) se usi un laser o un LED. Le normative non hanno tenuto il passo con le migliori capacità dei LED negli ultimi anni, ma ciò non significa che non dovresti proteggere te stesso e i tuoi utenti.

• Non è necessario un LASER: un LED farà ciò di cui hai bisogno, ci sono molti LED disponibili e sono più facili da guidare.

Poiché notate che non avete bisogno degli attributi specificatamente forniti da un LASER, l'uso di un LED renderà il vostro compito più semplice in generale. Esiste un numero significativo di LED che supereranno facilmente le vostre esigenze.

Presupposto: efficienza = (potenza radiometrica) / (ingresso CC) non è di grande preoccupazione, ma maggiore è meglio.

Hai citato 650 nM (rosso intenso) quindi inizierò da lì.

La maggior parte dei LED ha un angolo totale di metà potenza a radiazione ampia - da 40 gradi a 160 gradi per la maggior parte di quelli elencati di seguito e 6 gradi in un caso. Il "lancio" della sua energia in fibra ottica di plastica comporterà (probabilmente) una sostanziale perdita di energia, ma i livelli disponibili rispetto al tuo obiettivo non causeranno grandi perdite. È disponibile hardware specializzato per convertire la radiazione grandangolare in un feed ottico da 1 mm (POF) o 0,2 mm (HCS).

Per iniziare con un eccessivo overkill, un LED rosso intenso Luxeon Rebel con ~ = 1 Watt in ingresso produrrà un'uscita radiometrica da 250 mW a 350 mW con un'efficienza ottica / CC di circa il 35% - 45% a seconda del modello scelto e del contenitore. Accoppiare 1 mW di questo in una fibra ottica non dovrebbe "essere troppo impegnativo". In pratica un livello di potenza molto più basso sarà adeguato.

Portafoglio colori Luxeon Rebel & Rebel ES - vedere la Tabella 1 a pagina 5.

Una gamma di guide tecniche applicabili ai LED ribelli Luxeon in generale disponibili qui

All'altro estremo ecco un LED con "launcher" POF da 1 mm integrato che produce quasi 1 mW massimo OUT dell'estremità opposta di 0,5 m di POF da 1 mm o 5 m di fibra HCS da 0,2 mm con corrente LED da 60 mA. Vedere la tabella e la nota 3 a pagina 7 della scheda tecnica di seguito. Poiché si tratta della valutazione massima (0,8 dBm max) è leggermente inferiore alle specifiche, ma mostra quanto sia realizzabile il requisito

Scheda tecnica del trasmettitore LED Avago HFBR-1527ETZ

$ US13,67 / 1 da Digikey

Nel mezzo:

Emettitore Advanced Photonics 950 nM, 18 mW min 22 mW tipica uscita ottica con corrente LED da 50 mA. Pacchetto SOT23. Angolo di emissione di 140 gradi.

Emettitori Osram 850 nM

25 mW / steradiano da 20 mA a 950 mW a 1A in (120 gradi, Platinum Dragon)

Esempio: OSRAM con chip FH4056, 850 nM, 44 gradi, circa 0,6 mW in uscita per mA, <= 70 mA continui a 25 ° C con declassamento a ~ = 20 mA a 85 ° C (ancora con ~~ = 10 mW in uscita).

Pagina del prodotto e scheda tecnica

Diodi LASER Roithner - IR e UV - alcune cose adorabili - ma siediti prima di leggere i prezzi.

Idoneità LED:

Sembra che un LED "rosso intenso" adeguatamente adatto soddisfi bene le tue esigenze. Il seguente esempio di Luxeon Rebel Deep Red fornirà diversi Watt se necessario, ma può funzionare a livelli di potenza molto più bassi. Sarà rappresentativo di ciò che può essere ottenuto dai LED di altri principali produttori di LED. (tra cui Osram, Avago, Seoul Semi, Nichia, Cree, ...)

A circa 1 mW in uscita per 10 mW ti aspetteresti ~ - 5 mW da un LED da 20 mA e passare a potenze di ingresso molto più alte costa solo pochi dollari.

Solo esempio - Luxeon Rebel - circa 1 mW di uscita ottica per mA. Questo è a 350 mA, ~ + 1 Watt e sarà leggermente migliore con la riduzione di mA

E la lunghezza d'onda è come richiesto