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激光二极管LD常见问答

日期:2015-11-02点击:
1、激光二极管LD和发光二极管LED之间有什么区别?
     虽然LD和LED都是电流注入式发光器件,但它们具有不同的光束质量。LED发出的是随机相位光束,这与普通光源是一样的;但LD  发出的光具有匹配相位特性(相干光),这使得它具有某些特别的用途。这种相干光能够经过平行准直后被限制于有限的尺寸,并且可以经过远距离传输之后保持这种局域性。另外,相干光具有干涉特性,所以可以用于磁盘读取。除此以外,因为LD比LED具有更高的工作速率,所以LD比较适合短脉冲要求的工作环境。(例如作为光学磁盘驱动的光学摄像管,以及光通信光源等)

2、LD操作需要注意哪些问题?
     应该远离静电和抑制尖峰电流,这些都可能损坏LD。测试设备和工作人员都应该良好接地。由于半导体性质,LD 的特性会随环境温度的变化而改变,尤其是LD的输出功率和中心波长会随温度偏移。因此为了保证其稳定性和可靠性,必须采用适当的散热技术。自动温控模块,例如热电冷却器(TEC),可作为LD的驱动电路部分以保证其稳定工作。

3、红外LED(IRED)有什么用途?LD又有什么主要用途?
     IRED可作为工业设备控制的光源以及各种传感器。LD可分为可见光LD和红外LD。可见光LD常用的有三类波长带宽,635nm LD,用于激光指示和建筑场合的水平仪,并取代He-Ne光源;650nm-660nm LD,可用于DVD磁盘驱动的光学摄像管;670nm-690nm LD,可作为条形码扫描光源和各种测量设备。830nm的红外LD是不可见光源,可在安全传感和其他设备中得到应用。

4、什么是偏振?
     偏振就是光的电场和磁场沿一个固定的方向振动。自然光没有确定的偏振态,但LD一般都是线偏光。一般来讲,偏振方向指的是电场的振动平面。对于激光二极管,电场的振动方向平行于LD的有源层(active layer)的称为TE模(横电场或p偏振模),而电场振动方向垂直于有源层的称为TM模(横磁场或s偏振模)。LD之所以具有不同的偏振态是跟LD的半导体有源层的掺杂成分相关的,不同的掺杂成分导致有源层的偏振光谱不同,即不同的偏振态具有不同的发射截面,因而阈值差异较大。对一个椭圆光束激光二极管,其偏振方向一般平行于短轴。偏振比是衡量激光偏振度的,但不同类型的LD具有不同的偏振比。例如,一个典型的数值孔径NA为0.4的5mW激光二极管在25度室温时的偏振比约为400:1或500:1,并且随着输出功率的增加,偏振比也会提高。

5、为了提高输出功率,可以给激光二阶管模块施加更高的电压么?
很多激光二极管模块都有内置预设,使得激光可以在一个确定可接受的电压范围内安全工作。“功率可变”激光二极管按典型的三线头原理工作,附加的线头可用于调整内部分压以改变电压。另外两个电极头一般为普通正极(红色)和负极(黑色),用作功率负载。外壳的典型设置为正点位,需要细心考虑以保证外壳接地,避免激光管被烧毁。电源应该尽量工作在低的电压值,以延长管子的寿命。在最大电压附近工作时必须使用热沈。

6、如何提高激光二极管的寿命?
      在低端稳定范围内工作可以延长激光二极管的寿命。高温工作通常都是导致激光管失灵的原因。典型模块的寿命将因为温度每增加8摄氏度而减半。应当注意每个激光二极管模块的详细操作和储藏温度范围。电源应该选择在低压工作。最大电压附近工作时一定要使用热沈。热沈要安装在模块的前面(激光二极管放置的位置),1英寸外径的套筒一般来说就足够了。操作也会影响管子的寿命和性能。即使二极管厂商有支持各种ESD(静电荷)保护,高能电荷以及能量尖峰也可以导致永久性损伤。二极管模块的典型寿命为10-20,000个小时,而半成品二极管元件的典型寿命在100,000个小时左右。注意,二极管泵浦固体激光器模块的结构会对温度十分敏感。

7、激光二极管的光束质量如何?
      LD截区发出的相干光束随着离开输出面而快速地发散。截平面光束发散角的半宽典型值为6到15度,垂直于截平面的光束发散角为24到46度,因此其远场光斑为椭圆形。 
 

 
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