Fragen zum Laser

Ich habe noch nie ein Lasergerät entworfen, aber ich habe versucht, es ausführlich zu lesen. Ich bin mir der verschiedenen Laserklassen und der damit verbundenen Gefahren bewusst. Ich weiß zum Beispiel, dass eine Verriegelung erforderlich ist, die den Emitter bei jedem Öffnen des Gehäuses abschaltet. Ich weiß, dass Laser der Klasse 2 sichtbar sein müssen, damit sie den "Blinzelreflex" auslösen. Ich weiß, dass die Dioden viel Schutz benötigen, vor Überspannung, Überstrom, ESD und so weiter. Sie benötigen geregelten Strom und Rückkopplung, um eine konstante optische Leistung aufrechtzuerhalten.

Meine Fragen sind:

1) Ist es wirklich so einfach, einen Laserantriebschip und eine Diode mit drei Anschlüssen von digikey zu nehmen und sie gemäß Datenblatt anzuschließen? Sollte der Laserantriebschip in der Lage sein, alle erforderlichen Schutzmechanismen zu handhaben, oder gibt es normalerweise ein anderes Gerät, das für eine andere Form des Schutzes benötigt wird?

2) Gibt es eine zentrale Regulierungsbehörde, die Tests durchführt, um festzustellen, welche Laserklasse Sie haben und ob Ihr Produkt alle erforderlichen Vorschriften erfüllt?

3) Gibt es bekannte Probleme bei der Verwendung von Lasern mit 1 mm Kernfaser? Ich weiß, dass POF sehr unterschiedliche Übertragungsfenster gegenüber Glasfasern hat, und ich weiß, dass eines dieser optimalen Fenster 650 nm beträgt. Würde der Strahl in der Faser schmal bleiben oder würde er sich zu zerstreuen beginnen? Wäre es nach 15 Metern POF immer noch kohärent und kollimiert?

Für zusätzliche Anwendungsinformationen wissen Sie, dass ich kein kohärentes oder kollimiertes Licht benötige (aus Sicherheitsgründen ist es wahrscheinlich besser, wenn es nicht kohärent oder kollimiert ist). Ich brauche vielmehr eine sehr leistungsstarke Lichtquelle (1 mW oder besser). Die Lichtquelle muss ein- und ausgeschaltet werden können, muss jedoch nicht moduliert werden und die Quelle selbst codiert keine Informationen. Wenn es also vielleicht ein anderes Gerät gibt, das 1 mW POF liefern kann, bin ich sehr bereit, es zu untersuchen, aber an diesem Punkt untersuche ich den Laseransatz, da es den Anschein hat, als ob die meisten LEDs nicht einmal 500 uW leisten können .

1) Ist es wirklich so einfach, einen Laserantriebschip und eine Diode mit drei Anschlüssen von digikey zu nehmen und sie gemäß Datenblatt anzuschließen? Sollte der Laserantriebschip in der Lage sein, alle erforderlichen Schutzmechanismen zu handhaben, oder gibt es normalerweise ein anderes Gerät, das für eine andere Form des Schutzes benötigt wird?

Bei den mir bekannten Laserantriebschips geht es mehr um die schnelle Modulation des Lasers als um die Bereitstellung von Gleichstrom. Normalerweise ist ein zusätzlicher Stromkreis erforderlich. und in diesem Stromkreis ist der Schutz normalerweise implementiert.

Wenn Sie eine andere Art von Laufwerkschip im Sinn haben, verknüpfen Sie bitte das Datenblatt in Ihrer Frage.

2) Gibt es eine zentrale Regulierungsbehörde, die Tests durchführt, um festzustellen, welche Laserklasse Sie haben und ob Ihr Produkt alle erforderlichen Vorschriften erfüllt?

In den USA ist es Sache des Laserherstellers, sein Produkt selbst zu zertifizieren. Möglicherweise finden Sie einen Berater, der Sie bei diesem Prozess unterstützt, wenn Sie nicht über das erforderliche Fachwissen verfügen.

3) Gibt es bekannte Probleme bei der Verwendung von Lasern mit 1 mm Kernfaser? Ich weiß, dass POF sehr unterschiedliche Übertragungsfenster gegenüber Glasfasern hat, und ich weiß, dass eines dieser optimalen Fenster 650 nm beträgt.

Würde der Strahl in der Faser schmal bleiben oder würde er sich zu zerstreuen beginnen?

Die Faser ist ein Wellenleiter, und die Laserleistung bleibt im Faserkern begrenzt. Es wird gedämpft (verliert über die Distanz an Kraft). Es gibt auch einen Prozess namens Dispersion dem verschiedene Komponenten der Laserleistung unterschiedlich lange benötigen, um die Faser zu durchlaufen. Wenn Sie das Signal jedoch nicht schnell umschalten, hat dies wahrscheinlich keine Auswirkungen auf Sie.

Bearbeiten : Ein Hauptunterschied zwischen POF und Glasfaser besteht darin, dass POF selbst in seinem Übertragungsfenster eine viel höhere Dämpfung aufweist als Glas. Die Dämpfung in Glasfasern wird in Zehntel dB pro km gemessen. Die Dämpfung in POF (das letzte Mal, als ich vor einigen Jahren damit gearbeitet habe) wird in Zehnteln oder ganzen dB pro Meter gemessen.

Wäre es nach 15 Metern POF immer noch kohärent und kollimiert?

Das Signal ist immer noch kohärent, aber der oben erwähnte Dispersionseffekt kann die Kohärenzlänge verringern, wenn Sie eine sehr lange Faser durchlaufen haben.

Der Ausgangsstrahl divergiert in einem wesentlichen Winkel (nicht streng kollimiert), wenn er aus der Faser austritt. Die Divergenz ist ein Beugungseffekt und der Winkel steht in umgekehrter Beziehung zum Faserkerndurchmesser - was bedeutet, dass POF einen geringeren Divergenzwinkel aufweist als Fasern mit kleinerem Kern. Bei Multimode-Fasern wie POF hängt der Ausgangsdivergenzwinkel auch von Details der Faserkonstruktion ab. Im Allgemeinen ist der Ausgangsdivergenzwinkel ähnlich dem Eingangsakzeptanzwinkel.

Ich untersuche den Laseransatz, da die meisten LEDs anscheinend nicht einmal 500 uW leisten können.

Es spielt keine Rolle, was die meisten LEDs können - wenn Sie eine LED finden, die Ihren Anforderungen entspricht, reicht das aus. Und ich denke, Sie sollten in der Lage sein, eine LED zu finden, die 1 mW erzeugt und in POF koppelt, wenn Sie lange genug schauen. Ein Laser sollte dies jedoch effizienter (aber möglicherweise teurer) tun können.

Bearbeiten : Beachten Sie, dass die Verwendung einer LED Ihre Sicherheitsbedenken nicht verringert. 1 mW ist immer noch 1 mW und kann immer noch gefährlich sein. Sie sollten die gleichen Sicherheitsvorkehrungen treffen (Sie haben die Steuerung offener Fasern erwähnt), unabhängig davon, ob Sie einen Laser oder eine LED verwenden. Die Vorschriften haben in den letzten Jahren nicht alle mit den verbesserten Funktionen von LEDs Schritt gehalten, aber das bedeutet nicht, dass Sie sich und Ihre Benutzer nicht schützen sollten.

• Sie brauchen keinen LASER - eine LED macht das, was Sie brauchen, es gibt viele große LEDs und sie sind einfacher zu fahren.

Wenn Sie feststellen, dass Sie die Attribute, die ein LASER speziell bereitstellt, nicht benötigen, erleichtert die Verwendung einer LED Ihre Aufgabe insgesamt. Es gibt eine beträchtliche Anzahl von LEDs, die Ihre Anforderungen leicht übertreffen.

Annahme: Wirkungsgrad = (radiometrische Leistung) / (Gleichstromeingang) ist nicht von großer Bedeutung, aber höher ist besser.

Sie erwähnen 650 nM (tiefrot), also fange ich dort an.

Die meisten LEDs haben einen breiten Strahlungswinkel mit halber Leistung - 40 bis 160 Grad für die meisten der unten aufgeführten und 6 Grad in einem Fall. Das "Starten" seiner Energie in Kunststofffasern führt zu (wahrscheinlich) erheblichen Energieverlusten, aber die verfügbaren Werte im Vergleich zu Ihrem Ziel machen solche Verluste ohne große Konsequenz. Für die Umwandlung von Weitwinkelstrahlung in einen optischen Vorschub von 1 mm (POF) oder 0,2 mm (HCS) steht spezielle Hardware zur Verfügung.

Zunächst beginnt eine tiefrote Luxeon Rebel-LED mit einer Eingangsleistung von ~ = 1 Watt mit einer radiometrischen Leistung von 250 mW bis 350 mW bei einem optischen / Gleichstromwirkungsgrad von etwa 35% bis 45%, je nach gewähltem Modell und Behälter. Das Einkoppeln von 1 mW davon in eine optische Faser sollte "nicht zu schwierig sein". In der Praxis ist ein weitaus niedrigeres Leistungsniveau ausreichend.

Luxeon Rebel & Rebel ES Farbportfolio - siehe Tabelle 1 Seite 5.

Eine Reihe von technischen Anleitungen für Luxeon-Rebellen-LEDs im Allgemeinen finden Sie hier

Das andere Extrem ist hier eine LED mit integriertem 1-mm-POF- "Launcher", der eine Entfernung von maximal 1 mW OUT vom anderen Ende von 0,5 m 1 mm POF oder 5 m 0,2 mm HCS-Faser mit 60 mA LED-Strom erzeugt. Siehe Tabelle und Anmerkung 3 auf Seite 7 des Datenblattes unten. Da dies die maximale Nennleistung (max. 0,8 dBm) ist, liegt sie etwas unter Ihrer Spezifikation, zeigt jedoch, wie erreichbar die Anforderung ist

Datenblatt des LED-Senders Avago HFBR-1527ETZ

13,67 USD / 1 von Digikey

Zwischen:

Advanced Photonics 950 nM Emitter, 18 mW min 22 mW typischer optischer Ausgang bei 50 mA LED-Strom. SOT23-Paket. 140 Grad Emissionswinkel.

Osram 850 nM Emitter

25 mW / Steradiant bei 20 mA bis 950 mW bei 1A in (120 Grad, Platinum Dragon)

Beispiel - OSRAM chipled FH4056, 850 nM, 44 Grad, etwa 0,6 mW Ausgang pro mA, <= 70 mA kontinuierlich bei 25 ° C, verringert auf ~ = 20 mA bei 85 ° C (ergibt immer noch ~~ = 10 mW Ausgang).

Produktseite und Datenblatt

Roithner LASER Dioden - IR & UV - einige schöne Sachen - aber setzen Sie sich, bevor Sie die Preise lesen.

LED-Eignung:

Es scheint, dass eine entsprechend leistungsstarke "tiefrote" LED Ihren Anforderungen gut entspricht. Das folgende Beispiel für Luxeon Rebel Deep Red liefert bei Bedarf mehrere Watt, kann jedoch nicht mit viel niedrigeren Leistungsstufen betrieben werden. Es wird repräsentativ dafür sein, was mit LEDs anderer Top-LED-Hersteller erreicht werden kann. (einschließlich Osram, Avago, Seoul Semi, Nichia, Cree, ...)

Bei etwa 1 mW für 10 mW würden Sie ~ - 5 mW von einer 20-mA-LED erwarten, und die Verwendung einer viel höheren Eingangsleistung kostet nur ein paar Dollar.

Nur Beispiel - Luxeon Rebel - ca. 1 mW optischer Ausgang pro mA. Dies liegt bei 350 mA, ~ + 1 Watt und ist mit abnehmendem mA etwas besser

Und die Wellenlänge ist nach Bedarf