Câu hỏi liên quan đến laser


8

Tôi chưa bao giờ thiết kế một thiết bị laser, nhưng tôi đã cố gắng đọc nhiều về chúng. Tôi nhận thức được các loại laser khác nhau và những nguy hiểm liên quan đến chúng. Ví dụ, tôi biết về yêu cầu cho một khóa liên động tắt bộ phát bất cứ khi nào trường hợp được mở. Tôi biết các tia laser loại 2 phải được nhìn thấy để chúng kích hoạt "phản xạ chớp mắt". Tôi biết các điốt cần rất nhiều sự bảo vệ, từ quá điện áp, quá dòng, ESD, vân vân. Họ cần thông tin phản hồi hiện tại và vòng kín để duy trì công suất quang không đổi.

Câu hỏi của tôi là:

1) Có thực sự đơn giản như lấy một chip ổ đĩa laser và một diode ba cực từ digikey và nối chúng theo bảng dữ liệu không? Chip ổ đĩa laser có thể xử lý tất cả các cơ chế bảo vệ cần thiết hay thường có một thiết bị khác cần thiết để xử lý một số hình thức bảo vệ khác?

2) Có cơ quan quản lý trung ương nào thực hiện bất kỳ thử nghiệm nào để xác định loại laser bạn có không, và liệu sản phẩm của bạn có tuân theo tất cả các quy định cần thiết không?

3) Có bất kỳ vấn đề nào được biết đến khi sử dụng laser với sợi quang nhựa lõi 1mm không? Tôi biết rằng POF có các cửa sổ truyền rất khác so với sợi thủy tinh và tôi biết rằng một trong những cửa sổ tối ưu này là 650nm. Chùm tia sẽ bị thu hẹp bên trong sợi quang, hay nó sẽ bắt đầu phân tán? Nó vẫn sẽ được kết hợp và đối chiếu sau khi đi qua, giả sử, 15 mét POF?

Để biết thêm thông tin về ứng dụng, hãy biết rằng tôi thực sự không cần ánh sáng kết hợp hoặc chuẩn trực (về mặt an toàn có lẽ tốt hơn nếu nó không kết hợp hoặc chuẩn trực). Thay vào đó, những gì tôi cần là một nguồn sáng số lượng lớn rất mạnh (1 mW hoặc tốt hơn). Nguồn sáng phải có khả năng bật và tắt, nhưng nó không cần phải điều chế và bản thân nguồn sẽ không mã hóa bất kỳ thông tin nào. Do đó, nếu có một số thiết bị khác có thể cung cấp 1 mW vào POF, tôi sẽ rất sẵn lòng điều tra nó, nhưng tại thời điểm này tôi đang nghiên cứu phương pháp laser, vì có vẻ như hầu hết các đèn LED thậm chí không có khả năng 500 uW .


1
1. Bạn có ý tưởng gì về chip ổ đĩa laser (liên kết đến biểu dữ liệu?)? Hầu hết những cái tôi biết được thiết kế để điều chế tốc độ cao --- không liên quan đến ứng dụng của bạn.
Photon

Ngoài ra, "diode ba cực" là gì?
Photon

1
Nguyên tắc đầu tiên của laser: Đừng nhìn vào ánh sáng rực rỡ bằng con mắt còn lại của bạn.
Olin Lathrop

Trong tương lai, các câu hỏi có nhiều câu hỏi phụ nên được chia thành các bài đăng riêng lẻ (như "Làm cách nào tôi có thể lái diode laser?", "Chứng nhận hoặc quy định nào là cần thiết cho một sản phẩm có chứa laser" và "Có ai biết không vấn đề sử dụng laser với sợi quang nhựa lõi 1mm? "). Tuy nhiên, ThePhoton đã cung cấp câu trả lời chính cho cả ba câu hỏi, vì vậy chúng tôi sẽ để lại câu hỏi này ngay bây giờ nếu không ai cảm thấy quá mạnh về nó. Thêm vào đó, nó được đặc trưng trong bản tin tuần này.
Kevin Vermeer

@ThePhoton, bởi "ba thiết bị đầu cuối" Ý tôi là phổ biến, cực âm diode laser, cực dương diode photo. Các diode ảnh sẽ được sử dụng để đóng vòng phản hồi.
ajs410

Câu trả lời:


10

1) Có thực sự đơn giản như lấy một chip ổ đĩa laser và một diode ba cực từ digikey và nối chúng theo bảng dữ liệu không? Chip ổ đĩa laser có thể xử lý tất cả các cơ chế bảo vệ cần thiết hay thường có một thiết bị khác cần thiết để xử lý một số hình thức bảo vệ khác?

Các chip ổ đĩa laser mà tôi quen thuộc thường áp dụng điều chế nhanh cho laser hơn là cung cấp nguồn DC. Thông thường có một mạch điện bổ sung cần thiết; và mạch điện đó là nơi bảo vệ thường được thực hiện.

Nếu bạn có một loại chip ổ đĩa khác, vui lòng liên kết biểu dữ liệu trong câu hỏi của bạn.

2) Có cơ quan quản lý trung ương nào thực hiện bất kỳ thử nghiệm nào để xác định loại laser bạn có không, và liệu sản phẩm của bạn có tuân theo tất cả các quy định cần thiết không?

Ở Mỹ, nhà sản xuất laser phải tự chứng nhận sản phẩm của họ. Bạn có thể tìm một chuyên gia tư vấn để hỗ trợ bạn trong quá trình đó nếu bạn không có chuyên môn.

3) Có bất kỳ vấn đề nào được biết đến khi sử dụng laser với sợi quang nhựa lõi 1mm không? Tôi biết rằng POF có các cửa sổ truyền rất khác so với sợi thủy tinh và tôi biết rằng một trong những cửa sổ tối ưu này là 650nm.

Chùm tia sẽ bị thu hẹp bên trong sợi quang, hay nó sẽ bắt đầu phân tán?

Sợi là một ống dẫn sóng, và năng lượng laser sẽ vẫn bị giới hạn trong lõi sợi. Nó sẽ suy giảm (mất sức mạnh từ xa). Ngoài ra còn có một quá trình gọi là tán sắc , có nghĩa là các thành phần khác nhau của năng lượng laser mất nhiều thời gian khác nhau để truyền qua sợi --- nhưng nếu bạn không chuyển tín hiệu nhanh thì điều đó không có khả năng ảnh hưởng đến bạn.

Chỉnh sửa : Một sự khác biệt lớn giữa POF và sợi thủy tinh là ngay cả trong cửa sổ truyền của nó, POF có độ suy giảm cao hơn nhiều so với thủy tinh. Độ suy giảm trong sợi thủy tinh được đo bằng phần mười dB trên mỗi km. Sự suy giảm trong POF (lần trước tôi đã làm việc với nó, vài năm trước) được đo bằng một phần mười hoặc toàn bộ dB trên mỗi mét.

Nó vẫn sẽ được kết hợp và đối chiếu sau khi đi qua, giả sử, 15 mét> POF?

Tín hiệu sẽ vẫn kết hợp, nhưng hiệu ứng phân tán mà tôi đã đề cập ở trên có thể làm giảm độ dài kết hợp nếu bạn đã trải qua một sợi rất dài.

Chùm đầu ra sẽ phân kỳ ở một góc đáng kể (không được chuẩn trực nghiêm ngặt) khi nó thoát ra khỏi sợi. Sự phân kỳ là hiệu ứng nhiễu xạ và góc liên quan nghịch với đường kính lõi sợi --- có nghĩa là POF sẽ có góc phân kỳ thấp hơn so với sợi lõi nhỏ hơn. Trong sợi đa chế độ như POF, góc phân kỳ đầu ra cũng phụ thuộc vào chi tiết của cấu trúc sợi. Nói chung, góc phân kỳ đầu ra sẽ tương tự như góc chấp nhận đầu vào.

Tôi đang nghiên cứu phương pháp laser, vì có vẻ như hầu hết các đèn LED thậm chí không có khả năng 500 uW.

Không quan trọng lắm những gì hầu hết các đèn LED có thể làm --- nếu bạn có thể tìm thấy một đèn LED đáp ứng nhu cầu của bạn, thế là đủ. Và tôi nghĩ rằng bạn sẽ có thể tìm thấy một đèn LED để tạo ra 1 mW và ghép thành POF, nếu bạn nhìn đủ lâu. Nhưng một tia laser sẽ có thể làm điều đó hiệu quả hơn (nhưng có thể tốn kém hơn).

Chỉnh sửa : Lưu ý rằng việc sử dụng đèn LED không làm giảm mối lo ngại về an toàn của bạn. 1 mW vẫn là 1 mW và vẫn có thể nguy hiểm. Bạn sẽ muốn các biện pháp phòng ngừa an toàn tương tự (bạn đã đề cập đến điều khiển sợi mở) cho dù bạn sử dụng laser hay LED. Các quy định không theo kịp với khả năng cải tiến của đèn LED trong những năm gần đây, nhưng điều đó không có nghĩa là bạn không nên tự bảo vệ mình và người dùng.


Cảm ơn các bình luận tuyệt vời. Có, độ suy giảm POF là ~ 0,2 dB / m, nhưng nó dễ làm việc hơn và ít tốn kém hơn. Chúng tôi đã dành nhiều thời gian để tìm kiếm đèn LED 1mW nhưng chúng rất hiếm nếu không bị lỗi thời khi chúng tôi tìm thấy. Tôi ước tôi có thể cho bạn ví dụ về điốt laser và chip trình điều khiển, nhưng đó chỉ là nó; Tôi không biết ví dụ. Bạn nói "NPN BJT", tôi nói "2n2222" và chúng tôi mặc cả nhà sản xuất. Tôi nói "Laser DC", bạn nói ...? Có lẽ tôi có thể vào digikey và gõ "trình điều khiển laser", và chọn một ala "eenie meenie miney moe", nhưng tôi không chắc liệu điều đó có hiệu quả không
ajs410

Làm thế nào để chọn laser sẽ là một câu hỏi mới ... Không có thiết bị "không có tiêu chuẩn" nào sẽ hoạt động ở hầu hết mọi nơi. Giá tốt nhất sẽ thuộc về các bộ phận được thiết kế để sử dụng trong các thiết bị thị trường đại chúng như đầu CD (màu đỏ) hoặc DVD-ROM (màu xanh?). Các nhà sản xuất chính là các tập đoàn khổng lồ của Nhật Bản như Mitsubishi.
Photon

Tôi đã cố gắng tìm kiếm "laser apc" vì có vẻ như tôi muốn Điều khiển năng lượng tự động, nhưng điều đó không bật lên bất cứ điều gì trên digikey. Một tìm kiếm của trình điều khiển laser trên digikey ngụ ý MAX3735 có vẻ phổ biến, nhưng nó dường như rất hướng đến giao tiếp (đầu vào vi sai, thông số kỹ thuật hiện tại điều chế, v.v.). Về an toàn, tôi khá hoang tưởng về bất kỳ ai (tôi, người lắp ráp hoặc người dùng) bị mù. Nhưng ít nhất là một đèn LED không kết hợp, phải không? Liên quan đến các quy định, không ai thực thi các quy định (tương tự như FCC cho RF)? Còn EU thì sao?
ajs410

Kết hợp hay không không có tác động đến mối nguy hiểm cho mắt.
Photon

Và thật không may, tôi không biết nhiều về các chứng nhận an toàn mắt của EU. Tôi tin rằng tự chứng nhận là tiêu chuẩn, nhưng đừng trích dẫn tôi.
Photon

3
  • Bạn không cần một LASER - một đèn LED sẽ làm những gì bạn cần, có rất nhiều đèn LED có sẵn và chúng dễ lái hơn.

Như bạn lưu ý rằng bạn không cần các thuộc tính mà LASER cung cấp cụ thể, việc sử dụng đèn LED sẽ giúp công việc của bạn dễ dàng hơn. Có một số lượng đáng kể đèn LED sẽ dễ dàng vượt quá nhu cầu của bạn.

Giả định: hiệu quả = (Công suất phóng xạ) / (đầu vào DC) không phải là mối quan tâm lớn, bu cao hơn là tốt hơn.

Bạn đề cập đến 650 nM (đỏ đậm) vì vậy tôi sẽ bắt đầu từ đó.

Hầu hết các đèn LED có góc tổng công suất bức xạ rộng một nửa - 40 độ đến 160 độ đối với hầu hết các đèn được liệt kê dưới đây và 6 độ trong một trường hợp. "Phóng" năng lượng của anh ta vào sợi quang nhựa sẽ dẫn đến (có thể) mất năng lượng đáng kể nhưng mức độ có sẵn so với mục tiêu của bạn làm cho những tổn thất đó không gây ra hậu quả lớn. Phần cứng chuyên gia có sẵn để chuyển đổi bức xạ góc rộng thành nguồn cấp dữ liệu quang 1mm (POF) hoặc 0,2mm (HCS).


Để bắt đầu với mức độ quá lớn, đèn LED màu đỏ đậm của Luxeon Rebel với đầu vào ~ = 1 watt sẽ tạo ra công suất phóng xạ 250 mW đến 350 mW với hiệu suất quang / DC khoảng 35% - 45% tùy thuộc vào kiểu máy và thùng. Việc ghép 1 mW này vào một sợi quang nên 'không quá khó khăn'. Trong thực tế, mức năng lượng thấp hơn nhiều sẽ là đủ.

Danh mục màu Luxeon Rebel & Rebel ES - xem Bảng 1 trang 5.

Một loạt các hướng dẫn kỹ thuật áp dụng cho đèn LED nổi loạn Luxeon nói chung có sẵn ở đây


Ở một thái cực khác ở đây là một đèn LED với "bệ phóng" 1mm POF tích hợp, tạo ra khoảng cách tối đa 1 mW OUT của đầu xa 0,5m POF 1mm hoặc sợi HCS 0,2mm với dòng LED 60 mA. Xem Bảng và ghi chú 3 trên trang 7 của bảng dữ liệu bên dưới. Vì đó là xếp hạng tối đa (tối đa 0,8 dBm), nó hơi thấp hơn thông số kỹ thuật của bạn nhưng cho thấy mức độ yêu cầu có thể đạt được

Bảng dữ liệu máy phát LED Avago HFBR-1527ETZ

US $ 13,67 / 1 từ Digikey


Ở giữa:

Bộ phát Photonics 950 nM tiên tiến, 18 mW tối thiểu 22 mW quang ra điển hình ở dòng LED 50 mA. Gói SOT23. Góc phát xạ 140 độ.

Bộ phát Osram 850 nM

25 mW / steradian ở 20 mA đến 950 mW ở 1A in (120 độ, Rồng bạch kim)

Ví dụ - OSRAM đã sứt mẻ FH4056, 850 nM, 44 độ, khoảng 0,6 mW trên mỗi mA, <= 70 mA liên tục ở 25C giảm xuống ~ = 20 mA ở 85C (vẫn cho ra ~ ~ = 10 mW.)

Trang sản phẩmbảng dữ liệu


Điốt Roithner LASER - IR & UV - một số thứ đáng yêu - nhưng hãy ngồi xuống trước khi đọc giá.


Đèn LED phù hợp:

Dường như một đèn LED "đỏ thẫm" mạnh mẽ phù hợp sẽ đáp ứng tốt nhu cầu của bạn. Ví dụ Luxeon Rebel Deep Red dưới đây sẽ cung cấp một vài Watts nếu cần nhưng cn được vận hành ở mức năng lượng thấp hơn nhiều. Nó sẽ là đại diện cho những gì có thể đạt được từ đèn LED từ các nhà sản xuất đèn LED hàng đầu khác. (bao gồm Osram, Avago, Seoul Semi, Nichia, Cree, ...)

Với tốc độ khoảng 1 mW trong 10 mW, bạn mong đợi ~ - 5 mW từ đèn LED 20 mA và công suất đầu vào cao hơn nhiều chỉ tốn vài đô la.

Chỉ ví dụ - Luxeon Rebel - khoảng 1 mW quang ngoài mỗi mA. Đây là ở mức 350 mA, ~ + 1 watt và sẽ tốt hơn một chút khi mA giảm

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Và bước sóng là theo yêu cầu

nhập mô tả hình ảnh ở đây


Lưu ý rằng bộ phát Avago mà bạn liên kết chỉ cung cấp khoảng 1/10 công suất mà OP cho biết anh ta cần khi được sử dụng theo khuyến nghị. Được điều khiển gần với dòng điện đầu vào tối đa của nó, nó có thể đạt tới 1/2 mW. Nói chung, các bộ phận được thiết kế để liên lạc (ngoài các bộ phận viễn thông đường dài) sẽ bị giới hạn nghiêm ngặt dưới 1 mW để tránh sự cần thiết phải kiểm soát sợi mở. Và ở mức $ 13,67, tôi nghĩ rằng anh ta có thể nhận được một đĩa laser CD với giá rẻ hơn (nhưng tất nhiên cần một mạch phức tạp hơn để tránh làm nổ tung nó).
Photon

@ThePhoton - Vâng, những gì bạn nói về phần Avago hoàn toàn phù hợp với những gì tôi đã nói, vì vậy chúng tôi hoàn toàn đồng ý. Như đã lưu ý, phần này tạo ra trường hợp tốt nhất 0,8 dBm MAX - nằm dưới thông số kỹ thuật và bạn phải thiết kế để tối thiểu không tối đa để nó nằm dưới thông số kỹ thuật. Anh ta có lẽ không được đặt trên 1 mW ở đầu xa của sợi nhưng vẫn còn quá thấp. Vấn đề là thể hiện hai thái cực - một đèn LED phát sáng 350 mW không có bệ phóng và cái còn lại là bệ phóng nhưng dưới nguồn. Sau đó, một số thứ ở giữa, Rõ ràng anh ta có thể đạt được những gì anh ta muốn chỉ bằng cách nhìn xung quanh và / hoặc một chút DIY. ...
Russell McMahon

@ThePhoton - ... SFH4056 có giá: US $ 0,7 / 1 tại DigikeyDatasheet . Nhìn vào mẫu bức xạ ở cuối trang 4 cho thấy sẽ không quá khó để ghép công suất đáng kể vào sợi 1mm.
Russell McMahon

$ 0,79 là một mức giá tốt, nhưng POF tiêu chuẩn có mức suy giảm khoảng 2 dB / m ở 850nm (theo tìm kiếm nhanh trên google) ... Không có thêm thông tin từ OP về những gì anh ấy thực sự muốn chúng tôi không thể biết nếu anh ấy ' d có ổn với điều đó hay không.
Photon

Cảm ơn các ví dụ, họ cung cấp một điểm khởi đầu tuyệt vời để tôi mở rộng tìm kiếm của riêng mình. Tuy nhiên, 850nm chắc chắn bị tắt, bạn không thể nhìn thấy chùm tia và độ suy giảm quá cao trong POF (60 dB so với 6 dB cho khoảng cách thông thường của chúng tôi). 650nm là tốt, 500nm thậm chí sẽ tốt hơn cho POF ngoại trừ các máy thu có xu hướng tốt hơn khoảng 650nm, đó là lý do tại sao chúng tôi chọn bước sóng đó.
ajs410
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.