banner

ОСНОВНЫЕ ПРИВОДЫ ЛАЗЕРНОГО ДИОДА

  1. Что такое драйвер лазерного диода? В наиболее идеальной форме это источник постоянного тока, линейный,...
  2. Каковы типичные характеристики и как их интерпретировать для моего приложения?
  3. Типы лазерных диодов:
  4. Заземление с помощью модулей и компонентов:
  5. Полезные сайты:

Что такое драйвер лазерного диода?

В наиболее идеальной форме это источник постоянного тока, линейный, бесшумный и точный, который точно подает ток на лазерный диод, необходимый для работы в конкретном приложении. Пользователь выбирает, поддерживать ли постоянным ток лазерного диода или фотодиода и на каком уровне. Затем система управления передает ток на лазерный диод безопасно и на соответствующем уровне. Блок-схема на рисунке 1 показывает очень простой драйвер лазерного диода (или иногда известный как источник питания лазерного диода). Каждый символ определен в таблице ниже. Каждый раздел подробно описан ниже. Драйверы лазерных диодов сильно различаются по набору функций и производительности. Эта блок-схема является репрезентативной выборкой, предназначенной для ознакомления пользователей с терминологией и основными элементами, а не с исчерпывающей оценкой того, что доступно на рынке.

Рисунок 1: Схема драйвера лазерного диода

Источник тока лазерного диода: Одним из ключевых разделов драйвера лазерного диода является регулируемый источник тока. Это также может быть известно как выходной этап. Этот раздел реагирует на раздел «Система управления» подачей тока на лазерный диод. На блок-схеме лазерный диод находится между напряжением питания и источником тока. Другие драйверы лазерных диодов помещают лазерный диод между источником тока и землей. В зависимости от конфигурации лазерного диода и заземления, один подход может быть лучше, чем другой. Это секция, где пользователь подключает лазерный диод и / или фотодиод в схему.

Система управления: Пользовательские входы включают предельное заданное значение (в терминах максимального тока лазерного диода, разрешенного для лазерного диода), рабочую уставку и то, является ли переменная управления током лазерного диода или током фотодиода. Кроме того, если требуется удаленное заданное значение, обычно доступен аналоговый вход модуляции.

  • Уставка: это аналоговое напряжение в системе. Он может быть создан путем комбинации встроенной настройки и входа модуляции. В некоторых случаях вход модуляции суммируется с настройкой на борту. В других случаях он вычитается из встроенной настройки.
  • Генерация ошибки: Чтобы узнать, как работает система, фактический уровень тока сравнивается с заданным уровнем тока. Эти два напряжения вычитаются, и результат называется «Ошибка». В случае драйвера лазерного диода, фактический уровень тока может поступать либо от лазерного диода или фотодиода. Если в качестве обратной связи используется ток лазерного диода, система управления будет использовать сигнал ошибки от тока лазерного диода. Выход регулируемого источника тока не будет меняться. Это называется режимом постоянного тока. Если в качестве обратной связи используется ток фотодиода, система управления будет пытаться поддерживать постоянным ток фотодиода (и, соответственно, оптическую мощность лазерного диода). Выход регулируемого источника тока будет изменяться, чтобы поддерживать уровень оптической мощности на одном уровне. Это называется режимом постоянной мощности.
  • Функция управления: преобразует сигнал ошибки в сигнал управления для источника тока лазерного диода. Это не то же самое для режима постоянной мощности или постоянного тока.
  • Предельная цепь: Один из способов повредить лазерный диод - пропустить через него слишком большой ток. В каждой спецификации лазерного диода будет указан максимальный рабочий ток. Превышение этого тока приведет к повреждению лазерного диода. Чтобы избежать этого, в источник питания лазерного диода включена предельная схема. Пользователь определяет максимальную настройку, и выходной ток не может превышать этот уровень. Некоторые концевые цепи ограничивают ток на максимальном уровне и продолжают работать. Схема активного ограничения тока отключит ток драйвера лазерного диода.
  • Функции безопасности: они сильно различаются между драйверами лазерных диодов. Во всем мире правительственные правила требуют нескольких основных элементов для более мощных лазерных систем. Во-первых, между подачей электроэнергии и генерацией должна быть задержка. Во-вторых, должен быть способ блокировки защитных кожухов или входных дверей, чтобы при открывании корпуса или дверцы лазер отключался. Лазерные диоды чувствительны к тепловому удару, поэтому обычно используется схема медленного пуска. Для драйверов с питанием от постоянного тока отключение выхода, когда напряжение падает и угрожает целостности управления, называется защитой от потери напряжения. Еще одна ценная функция может защитить лазерный диод от электростатических разрядов или переходных процессов от источника питания.
  • Питание: питание должно подаваться на управляющую электронику и источник тока. Это может принимать форму источника питания постоянного тока (некоторые драйверы используют входы с одним источником питания, другие - с двумя источниками питания) или входной разъем переменного тока и кабель. В некоторых случаях, когда для лазерного диода требуется более высокое напряжение, могут быть доступны отдельные входы источника постоянного тока для питания управляющей электроники от источника низкого напряжения +5 В и лазерного диода от источника более высокого напряжения.

В чем разница между инструментом, модулем и компонентом?

Обычно цена, набор функций и размер. Прибор обычно имеет лицевую панель с ручками и кнопками регулировки, а также дисплей для отслеживания работы лазерного диода. Все они могут быть автоматизированы с помощью компьютерного управления через USB, RS-232, RS-485 или GPIB. Прибор обычно питается от переменного тока, а не от источника постоянного тока. По нашему определению, модуль не включает дисплей или источник питания и имеет минимальные необходимые настройки. Для контроля состояния внешний вольтметр измеряет напряжение, а в техническом описании модуля предусмотрена передаточная функция для преобразования напряжения в фактический ток лазерного диода или ток фотодиода. Компонент подвергается дополнительной демонтажу без движущихся частей. Внешние резисторы или конденсаторы устанавливают рабочие параметры. Функции безопасности являются общими для всех трех форм. Обычно модули могут располагаться на столе или быть интегрированы в систему с помощью кабелей. Компоненты устанавливаются непосредственно на печатную плату (PCB) с помощью штырьковых или поверхностного монтажа (SMT). Два ряда контактов называются DIP-упаковкой (двойной в линию), а один ряд контактов называется SIP-упаковкой (один в линию).

Разнообразные готовые контроллеры доступны в комплектах приборов и OEM. Некоторые поставщики стирают границы, например, предлагая USB-управление компонентами в качестве мини-инструментов.

Упаковка компонентов и модулей включает в себя надлежащее теплоотвод элементов схемы (или руководство о том, как устройство должно быть теплоотводящим) и обычно включает в себя соответствующую проводку к лазерному диоду и источнику питания. Инструменты включают в себя шнур питания и доступ пользователя внутрь корпуса не требуется.

Пороговый ток: спецификация лазерного диода. При этом излучение тока изменяется от спонтанного (подобно светодиоду) до стимулированного и когерентного света. Это значение зависит от типа лазерного диода и температуры корпуса лазерного диода. Telcordia предлагает четыре метода определения порогового тока в SR-TSY-001369.

Прямой ток: спецификация лазерного диода. Оптическая сила создается током, протекающим через лазерный диод. Когда ток превышает пороговое значение, прямой ток и оптическая мощность прямо пропорциональны. Отношения обычно задаются графиком.

Прямое напряжение: спецификация лазерного диода. Прямое напряжение изменяется по мере изменения прямого тока, подобно диодной кривой. Прямое напряжение используется для определения минимального уровня входной мощности постоянного тока для модуля или компонента для достаточного возбуждения лазерного диода. Он также используется для определения того, как мощность рассеивается в нагрузке по сравнению с самим драйвером.

Режим постоянного тока: обратной связью, управляющей источником тока, является фактический ток через лазерный диод.

Режим постоянной мощности: обратная связь, управляющая источником тока, является фактическим током через фотоприемник.

Ширина полосы модуляции: это может быть указано для синусоидальной или прямоугольной волны. Обычно это частота, на которой входной сигнал составляет половину размера исходного сигнала (точка 3 дБ).

Глубина модуляции: указывается в процентах. Глубина модуляции 100% означает, что максимальный сигнал от пика до пика, допустимый на аналоговом входе модуляции, повторяется на выходном токе без искажений. Глубина модуляции уменьшается с увеличением частоты.

Отключено: Когда выходной ток отключен, все защитные механизмы обычно устанавливаются в исходное состояние при включении, и на лазерный диод подается только остаточный ток утечки.

Ток утечки: в идеале, когда драйвер лазерного диода выключен, ток не протекает через диод. На практике питание не отключается, но лазерный диод отключается. Схема отключает систему управления, а не источник тока. Небольшое количество тока все еще может протекать через диод. Если защита от электростатического разряда параллельно с диодом, весь остаточный ток должен обходить диод, когда источник тока отключен. Лазерные диоды обычно не поддерживают горячую замену. Снимайте лазерный диод только тогда, когда в системе отключено питание, соблюдая надлежащие меры предосторожности от электростатического разряда.

ESD: электростатический разряд. «Зап», когда чувствуешь, что пересекаешь ковер, а прикосновение к металлической дверной ручке - самый распространенный пример ОУР. Лазерные диоды чувствительны к электростатическим разрядам. Разряда, который человек не чувствует, все еще достаточно, чтобы повредить лазерный диод. При обращении с лазерным диодом или другим чувствительным к электростатическому разряду электронным оборудованием следует соблюдать надлежащие меры предосторожности в отношении электростатического разряда.

DVM: цифровой вольтметр, измеритель, который контролирует напряжение.

Амперметр: измеритель, который контролирует ток.

Внутренняя рассеиваемая мощность: при использовании линейного источника тока часть энергии, подаваемой источником питания, поступает на лазерный диод, а другая используется в драйвере лазерного диода. Максимальное внутреннее рассеивание мощности драйвера - это предел, после которого возможно тепловое повреждение внутренних электронных компонентов. Проектирование лазерной диодной системы включает в себя выбор напряжения питания. Если для управления диодом с прямым напряжением 2 В выбрано напряжение 28 В, то на драйвер лазерного диода будет подано 26 В. Если драйвер работает на 1 А, внутренняя рассеиваемая мощность будет V * I или 26 * 1 = 26 Вт. Если внутренняя мощность рассеивания составляет 9 Вт, компоненты источника тока будут перегреваться и выходить из строя. Длина волны обеспечивает онлайн Калькуляторы безопасной рабочей зоны для всех компонентов и модулей, чтобы упростить этот выбор конструкции.

Напряжение соответствия: Источник тока имеет соответствующее падение напряжения на нем. Напряжение соответствия - это напряжение источника питания за вычетом этого внутреннего падения напряжения. Это максимальное напряжение, которое может быть подано на лазерный диод. Обычно указывается при полном токе.

Предел тока: в спецификации лазерного диода максимальный прямой пиковый ток будет указан при температуре окружающей среды. Выше этого тока лазерный диод будет поврежден. При более высоких температурах это максимальное значение будет уменьшаться. Предел тока - это максимальный ток, который будет доставлять источник тока. Активный предел тока заставит систему управления отключить ток, если будет превышен предел тока. Предел тока может быть установлен ниже максимального тока лазерного диода и использоваться в качестве инструмента для минимизации внутреннего рассеивания мощности драйвера лазерного диода.

Нагрузка: для драйвера лазерного диода нагрузка состоит из лазерного диода и / или фотодиода.

ИМОН: это аналоговое напряжение, пропорциональное току лазерного диода. Передаточные функции представлены в отдельных таблицах драйверов.

PMON: это аналоговое напряжение, пропорциональное току фотодиода. Передаточные функции представлены в отдельных таблицах драйверов.

RPD: это общий термин, используемый для обозначения резистора, включенного последовательно с фотодиодом. Измерьте напряжение на этом резисторе, чтобы определить ток фотодиода. [Закон Ома: V = I * R].

VSET: это общий термин, используемый для обозначения входного сигнала аналоговой модуляции. V обозначает сигнал напряжения, а SET обозначает его назначение: уставка системы управления. Его также можно назвать MOD или MOD IN.

Каковы типичные характеристики и как их интерпретировать для моего приложения?

В настоящее время каждый поставщик проводит свое собственное тестирование, и нет стандарта для измерения. После того как вы определили решение для своего приложения, очень важно протестировать продукт в своем приложении, чтобы проверить работу. Вот некоторые определения, используемые Wavelength и как интерпретировать спецификации в вашем дизайне.

Входной импеданс: Это указано для аналоговых входов напряжения, таких как VSET или MOD IN. На более высоких частотах значение относительного импеданса источника и импеданса входного контакта имеет значение. Напряжение сигнала модуляции может быть уменьшено, если значения не совпадают. Доля сигнала, отраженного на границе раздела, определяется как:

(ZL - ZS) / (ZL ​​+ ZS) где ZL - полное сопротивление входного контакта, а ZS - полное сопротивление источника.

Шум: для драйвера лазерного диода шум выходного тока обычно задается как одно число в микроамперах. Более правильное представление шума - это мА / √Гц или текущий шум в данной полосе частот.

Полоса пропускания: указана для синусоидальной волны. Где амплитуда от пика к пику синусоидальной волны равна половине величины сигнала, поступающего на вход аналоговой модуляции (точка 3 дБ).

Время нарастания: после начальной задержки и последовательности медленного старта, если на вход аналоговой модуляции подается прямоугольная волна, источник тока будет реагировать на это быстро. Это также можно назвать временем включения.

Время падения: когда источник тока отключен, уровень тока через диод в течение этого времени упадет до остаточного уровня. Это также можно назвать временем выключения.

Глубина модуляции: отклик источника тока будет меняться с увеличением частоты модуляции. На низких частотах может быть введен полный сигнал от рельса к рельсу, и источник тока будет следовать точно. Это 100% глубина модуляции. На более высоких частотах пиковые значения больше не будут полностью доходить до рельса. При глубине модуляции 90% входной сигнал от пика к пику в 5 В приведет к изменению пика до пика в 4,5 В в IMON.

Диапазон рабочих температур: электроника разработана для правильной работы в заданном диапазоне температур. Вне минимальных и максимальных температур может произойти повреждение или поведение может измениться. Рабочий диапазон, который задает длина волны, связан со спецификацией максимальной внутренней мощности. При превышении определенной температуры окружающей среды (обычно 35 ° C или 50 ° C) максимальная внутренняя рассеиваемая мощность снижается до нуля при максимальной рабочей температуре.

Диапазон рабочего напряжения: В некоторых драйверах лазерных диодов могут использоваться два входных напряжения - одно для питания управляющей электроники (VDD) и одно для обеспечения более высокого напряжения соответствия для лазерного диода (VS). Обычно управляющая электроника работает при более низких напряжениях: от 3,3 до 5,5 В. Превышение этого напряжения может повредить элементы в секциях управления или питания. Источник тока (или выходной каскад) предназначен для более высоких напряжений (например, 30 В с семейством драйверов лазерных диодов PLD). Эта спецификация должна рассматриваться в сочетании с током привода и мощностью, подаваемой на нагрузку, чтобы убедиться, что проект не превышает спецификацию максимального внутреннего рассеивания мощности. Например, PLD5000 рассчитан на работу до 5 А при входе 30 В. Его максимальная внутренняя рассеиваемая мощность составляет 15 Вт. Если для питания лазерного диода, который падает на 2 В, используется напряжение 28 В, то напряжение 26 В будет падать на PLD5000. При 26 В максимальный ток в безопасном рабочем диапазоне составляет менее 15/26 или 0,576 А. Движение больше этого тока приведет к перегреву компонентов выходного каскада и может привести к необратимому повреждению драйвера.

Монитор против фактической точности: сигналы IMON и PMON представляют собой аналоговые напряжения, пропорциональные току лазерного диода и току фотодиода соответственно. Точность фактических токов по отношению к измеренным значениям указана в отдельных таблицах драйверов. Длина волны использует откалиброванное, отслеживаемое NIST оборудование для обеспечения этой точности спецификации.

Отдельное заземление монитора и питания. Одно заземление высокой мощности предназначено для подключения к источнику питания любого драйвера лазерного диода. Несколько сигналов низкого тока расположены среди сигналов монитора, чтобы минимизировать смещения и неточности. Хотя заземление с высоким и низким током связано внутри, для достижения наилучших результатов используйте заземление с низким током на любом мониторе.

Линейные или импульсные источники питания для компонентов и модулей. Линейные источники питания являются относительно неэффективными и большими по сравнению с импульсными источниками питания. Они, однако, с низким уровнем шума. Если шум критичен для вашей системы, вы можете попробовать импульсный источник питания, чтобы увидеть, влияет ли частота переключения на производительность в любом месте системы.

Типы лазерных диодов:

Длина волны определяет три разные конфигурации выводов лазерного диода / фотодиода. Некоторые драйверы лазерных диодов являются универсальными, в то время как другие являются специфическими для проводки лазерного диода. Они четко определены в каждой спецификации драйвера лазерного диода.
Длина волны определяет три разные конфигурации выводов лазерного диода / фотодиода

Заземление с помощью модулей и компонентов:

Некоторые лазерные диоды закорачивают любой контакт лазерного диода к корпусу, который может соединять контакт с землей через аппаратное обеспечение системы. Особое внимание к деталям заземления обеспечит безопасную эксплуатацию. Следующие определения и опции предполагают, что заземление источника питания является плавающим или изолированным от заземления:


Кроме того, если вы комбинируете драйвер лазерного диода с регулятором температуры, вам может потребоваться использование отдельных источников питания. Если к лазерному диоду подключен ТЕС или термистор, вам может потребоваться разделить заземление, используя источник питания для каждого контроллера и позволяя каждому источнику питания плавать независимо от другого.

Длина волны проектирует драйверы лазерных диодов и производит их на предприятии в Бозмане, штат Монтана, США. Чтобы просмотреть список текущих версий драйверов лазерных диодов, нажмите Вот ,

Полезные сайты:

Что такое лазерный диод?

Лазерный диод безопасности

CDRH веб-сайт

Внешние ссылки предоставляются для справочных целей. Wavelength Electronics не несет ответственности за содержание внешних сайтов.

Что такое драйвер лазерного диода?
Каковы типичные характеристики и как их интерпретировать для моего приложения?
В чем разница между инструментом, модулем и компонентом?
Каковы типичные характеристики и как их интерпретировать для моего приложения?

НАВИГАЦИЯ

РЕКЛАМА

Архив новостей

РЕКЛАМА

Календарь

РЕКЛАМА