激光相关问题


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我从未设计过激光设备,但是我尝试过大量阅读它们。我知道激光的不同类别以及与之相关的危险。例如,我知道需要有一个互锁装置,以便在打开外壳时关闭发射器。我知道第2类激光器必须可见,以便激发“眨眼反射”。我知道二极管需要很多保护,以防过压,过流,ESD等。他们需要稳定的电流和闭环反馈来保持恒定的光功率。

我的问题是:

1)是否真的真的像从数码相机中抓取激光驱动芯片和三端二极管并将其按照数据表连接起来一样简单?激光驱动器芯片是否应该能够处理所有必要的保护机制,或者通常是否需要其他设备来处理其他形式的保护?

2)是否有中央监管机构进行任何测试,以确定您拥有的激光等级以及您的产品是否符合所有必要的法规?

3)使用带1mm芯塑料光纤的激光器是否存在任何已知问题?我知道POF的传输窗口与玻璃纤维有很大不同,并且我知道这些最佳窗口之一是650nm。光束会在光纤内部保持狭窄,还是会开始分散?经过15米的POF后,它还会保持连贯和准直吗?

更多的应用信息,知道我实际上并不需要相干或准直光(在安全性方面也可能会更好,如果它是不是一致或平行)。相反,我需要一个非常强大的体光源(1 mW或更高)。光源必须能够打开和关闭,但是不需要进行调制,并且光源本身不会编码任何信息。因此,如果可能有其他设备可以为POF提供1 mW的功率,我将非常愿意进行研究,但是在这一点上,我正在研究激光方法,因为似乎大多数LED甚至不能提供500 uW的功率。 。


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1.您打算使用哪种激光驱动器芯片(链接到数据表?)?我所知道的大多数都是为高速调制而设计的,与您的应用无关。
Photon

另外,什么是“三端二极管”?
Photon

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激光的第一法则:不要用剩余的眼睛直视明亮的光线。
奥林·拉斯罗普

将来,带有多个子问题的问题应分为多个单独的帖子(例如“我如何驱动激光二极管?”,“包含激光的产品需要哪些认证或法规”和“是否存在任何已知信息?使用带有1mm芯塑料光纤的激光器有什么问题?”)。但是,ThePhoton已经为所有三个问题提供了一个中心答案,因此,如果没有人对此问题感到过于强烈,我们将暂时保留此问题。另外,它在本周的新闻通讯中也有介绍。
凯文·维米尔

@ThePhoton,用“三个端子”表示普通的激光二极管阴极,光电二极管阳极。光电二极管将用于闭合反馈环路。
ajs410 2012年

Answers:


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1)是否真的真的像从数码相机中抓取激光驱动芯片和三端二极管并将其按照数据表连接起来一样简单?激光驱动器芯片是否应该能够处理所有必要的保护机制,或者通常是否需要其他设备来处理其他形式的保护?

我熟悉的激光驱动器芯片更多是关于对激光器应用快速调制,而不是提供直流电。通常,需要额外的电源电路。并且该电源电路是通常实施保护的地方。

如果您打算使用其他类型的驱动器芯片,请在您的问题中链接数据表。

2)是否有中央监管机构进行任何测试,以确定您拥有的激光等级以及您的产品是否符合所有必要的法规?

在美国,由激光制造商自行认证其产品。如果您不具备专业知识,则可以找到顾问来协助您完成该过程。

3)使用带1mm芯塑料光纤的激光器是否存在任何已知问题?我知道POF的透射窗与玻璃纤维有很大不同,而且我知道这些最佳的窗之一是650nm。

光束会在光纤内部保持狭窄,还是会开始分散?

光纤是波导,激光功率将保持在光纤纤芯内。它将衰减(距离上的功率降低)。还有一个称为色散的过程,这意味着激光功率的不同分量要花费不同的时间来穿越光纤-但是,如果您不快速切换信号,那不会影响您。

编辑:POF和玻璃纤维之间的主要区别在于,即使在其透射窗口中,POF的衰减也比玻璃高得多。玻璃纤维的衰减以十分之分贝/公里为单位。POF的衰减(几年前我上次使用它)是每米十分之一或整个dB。

经过POF 15米后,它是否仍会保持连贯和平行?

信号仍将是相干的,但是如果您通过了很长的光纤,我上面提到的色散效应可能会减小相干长度。

当输出光束离开光纤时,它将以很大的角度发散(不严格准直)。发散是一种衍射效应,其角度与纤芯直径成反比关系,这意味着POF的发散角将比较小纤芯的纤维低。在像POF这样的多模光纤中,输出发散角取决于光纤构造的细节。通常,输出发散角将类似于输入接受角。

我正在研究激光方法,因为似乎大多数LED甚至都不具备500 uW的能力。

大多数LED可以做什么都没关系---如果您找到一个可以满足您需求的LED,那就足够了。而且我认为,如果您看起来足够长,则应该能够找到产生1 mW功率并耦合到POF的LED。但是激光应该能够更有效地做到这一点(但可能更昂贵)。

编辑:请注意,使用LED不会减少您的安全隐患。1 mW仍然是1 mW,仍然很危险。无论使用激光还是LED,您都需要相同的安全预防措施(您提到过开放式光纤控制)。近年来,法规并未完全跟上LED功能的提高,但这并不意味着您不应该保护自己和用户。


感谢您的出色评论。是的,POF衰减为〜0.2 dB / m,但使用起来更容易,而且成本更低。我们已经花了很多时间寻找1mW的LED,但是当我们发现它们时,即使不是过时的LED也很少见。我希望能给您一些激光二极管和驱动器芯片的例子,仅此而已。我不知道例子。您说“ NPN BJT”,我说“ 2n2222”,我们为制造商讨价还价。我说“直流激光”,你说...?我也许可以进入digikey并键入“ laser driver”,然后选择一个ala“ eenie meenie miney moe”,但我不确定这是否会产生效果
ajs410 2012年

如何选择激光器将是一个新问题……没有“沼泽标准”设备几乎可以在任何地方工作。最佳价格将用于设计用于CD播放器(红色)或DVD-ROM(蓝色?)等大众市场设备的零件。主要制造商是日本大型企业集团,例如三菱。
Photon

我尝试寻找“激光apc”,因为好像我想要自动电源控制,但是在Digigikey上没有任何作用。在数码驱动器上搜索激光驱动器意味着MAX3735似乎很流行,但它确实非常适合通信(差分输入,调制电流规格等)。关于安全性,我对任何人(我,组装者或用户)变得盲目感到偏执。但是至少一个LED是不连贯的,对吗?关于法规,没有人执行法规(类似于FCC for RF)吗?欧盟呢?
ajs410 2012年

是否相干对眼睛的危害没有影响。
Photon

而且,不幸的是,我对欧盟的眼睛安全认证了解不多。我相信自我认证是常态,但请不要引用我。
Photon

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  • 您不需要激光-LED可以满足您的需求,有许多可调节的LED可用,并且易于驱动。

正如您注意到的那样,您不需要LASER特别提供的属性,使用LED将使您的任务总体上更容易。有大量的LED可以轻松满足您的需求。

假设:效率=(辐射功率)/(DC输入)并不是引起广泛关注的问题,bu越高越好。

您提到650 nM(深红色),所以我从那里开始。

大多数LED具有较宽的辐射半功率总角度-以下列出的大多数LED的总角度为40度至160度,一种情况下为6度。将他的能量“发射”到塑料光纤中将导致(可能)大量的能量损失,但是与targt相比,可用的水平不会造成太大的损失。可以使用专用硬件将广角辐射转换为1mm(POF)或0.2mm(HCS)光学进给。


首先,采用〜= 1瓦特输入的Luxeon Rebel深红色LED将产生250 mW至350 mW的辐射输出,其光/ DC效率约为35%-45%,具体取决于所选择的型号和档位。将其中的1 mW耦合到光纤中“应该不会太有挑战性”。实际上,低得多的功率电平就足够了。

Luxeon Rebel和Rebel ES颜色组合 -请参阅表1第5页。

此处一般提供适用于Luxeon Rebel LED的一系列技术指南


另一个极端是带有集成的1mm POF“发射器”的LED,它以60 mA LED电流产生的0.5m的1mm POF或5m的0.2mm HCS光纤的远端产生接近1 mW的最大OUT。请参见下面数据表第7页的表和注释3。由于这是最大额定值(最大0.8 dBm),因此虽然稍低于您的规格,但显示了达到要求的程度

Avago HFBR-1527ETZ LED发射器数据表

Digikey的US $ 13.67 / 1


之间:

Advanced Photonics 950 nM发射器,最小18 mW,22 mW典型光输出,LED电流为50 mA。SOT23封装。140度发射角。

欧司朗 850 nM发射器

25 mA /恒星在20 mA时通过950 mW在1A中(120度,铂龙)

示例-欧司朗(OSRAM)芯片FH4056,850 nM,44度,每mA约0.6 mW输出,在25°C时连续<= 70 mA,在85°C时降为〜= 20 mA(仍然给出~~ = 10 mW。)

产品页面数据表


Roithner激光二极管-红外和紫外线 -一些可爱的东西-但请坐下来后再看价格。


LED适用性:

看来,功率适当的“深红色” LED可以很好地满足您的需求。下面的Luxeon Rebel深红色示例将在需要时提供几瓦的功率,但可以在低得多的功率下运行。这将代表其他顶级LED制造商的LED可以实现的目标。(包括Osram,Avago,Seoul Semi,Nichia,Cree等)

大约10 mW的功率为1 mW,您期望20 mA LED的功率约为5 mW,而更高的输入功率仅需几美元。

仅作为示例-Luxeon Rebel-每mA约有1 mW的光输出。这是在350 mA,〜+ 1 W的情况下,随着mA的降低会稍微好一些

在此处输入图片说明

和波长是根据要求

在此处输入图片说明


请注意,您所链接的Avago变送器在按建议使用时仅提供OP要求的功率的1/10。驱动接近其绝对最大输入电流,可能达到1/2 mW。一般地,用于通信(从长途电信部件除外)设计的部件将被严格限制在于1毫瓦,以避免开放纤维控制的需要。而且我认为他的价格为13.67美元,可以用更少的钱得到CD激光器(但当然需要一个更麻烦的电路,以免烧毁它)。
Photon

@ThePhoton-是的,您对Avago部分的说法与我所说的完全一致,因此我们完全同意。如前所述,该器件具有0.8 dBm MAX的最佳情况-已经低于规格,您必须设计min not max以使其低于规格。他可能没有设置在光纤远端的1 mW处,但仍然太低。关键是要显示两个极端-一个是没有发射器的350 mW发光二极管,另一个是发射器但功率低于此值。然后介于两者之间,显然,他只需环顾四周和/或一点点DIY就可以实现他想要的东西。...
罗素·麦克马洪

@ThePhoton-... SFH4056 价格:DigikeyDatasheet的价格为US $ 0.79 / 1。看一下第4页底部的辐射图,就可以发现将大量功率耦合到1mm光纤中并不难。
罗素·麦克马洪

$ .79是一个很好的价格,但标准POF在850 nm处的衰减约为2 dB / m(根据谷歌的快速搜索)...没有OP提供的有关他真正想要的更多信息,我们无法知道他是否d是否可以接受。
Photon

感谢这些示例,它们为我扩展自己的搜索提供了一个很好的起点。但是,850 nm肯定已经消失了,您看不到光束,并且POF的衰减太高了(典型距离为60 dB对6 dB)。650nm很好,对于POF,500nm甚至更好,只是接收器在650nm左右往往更好,这就是我们选择该波长的原因。
ajs410
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