เลเซอร์ไดโอดของไดรฟ์ DWD-RW สามารถตัดและเผาไหม้ได้! วงจรอย่างง่ายขับเคลื่อนเลเซอร์ไดโอดและควบคุมกำลังเอาท์พุต เชื่อมต่อเลเซอร์ไดโอดความถี่คู่ 40

นักเขียน ไดรฟ์ดีวีดี ov แม้ว่าแฟลชไดรฟ์จะมีความโดดเด่นโดยรวม แต่ก็ยังเหลืออีกมาก หลายคนนอนเฉยๆ ไม่ทำงาน - น่าเสียดายที่ต้องทิ้งมันไป แต่ไม่มีความชัดเจนว่าจะใช้ที่ไหน... อย่างน้อยก็ทำเลเซอร์ 1 วัตต์แบบโฮมเมดซึ่งคุณสามารถจุดไฟได้ไม่แย่ไปกว่าการใช้ อันแพงจาก Aliexpress แต่คุณไม่สามารถเชื่อมต่อเลเซอร์ไดโอดเข้ากับแบตเตอรี่ได้ - คุณต้องมีไดรเวอร์ (เครื่องกำเนิดแรงดันไฟฟ้าที่ถูกต้อง)

วงจรขับพลังงานเลเซอร์

วงจรแหล่งจ่ายกระแสที่ควบคุมแรงดันไฟฟ้าสามารถใช้เพื่อควบคุมการไหลของกระแสคงที่ผ่านเลเซอร์ไดโอด ไดรเวอร์เชิงเส้นที่เรียบง่ายนี้ให้พลังงานที่สะอาดแก่เลเซอร์ไดโอดมากกว่า PWM (PWM) แบบคลาสสิก

การตั้งค่าอุปกรณ์

• แหล่งจ่ายไฟองค์ประกอบ - 3.3 V ดี.ซี
• โหลดกระแสสูงสุด 300 mA (เมื่อเปลี่ยนวงจรเป็น 1 A)
• ปรับกำลังเลเซอร์ได้อย่างราบรื่นโดยใช้ตัวแปร

กระแสเลเซอร์ไดโอดส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าตกคร่อมตัวต้านทานสับเปลี่ยน (RSHUNT) ที่วัดได้แตกต่างกันโดยอนุกรมกับเลเซอร์ไดโอด การไหลของเอาต์พุตจะถูกควบคุมโดยอินพุตแรงดันไฟฟ้า (VIN) ซึ่งมาจากตัวควบคุม Pr1 ที่ทำให้สมดุล

หากจำเป็น กระแสไฟขาออกสามารถเพิ่มขึ้นได้หลายครั้งโดยการเปลี่ยนทรานซิสเตอร์ให้มีพลังมากขึ้น (มีตัวระบายความร้อน) และลดความต้านทานของตัวต้านทานแบ่ง คุณสามารถดาวน์โหลดภาพวาดกระดานได้

เราเตือนคุณ: หากคุณทำให้ดวงตาของคุณลุกไหม้เพราะความโง่เขลานั่นไม่ใช่ความผิดของเรา!

เมื่อสร้างการแผ่รังสีเลเซอร์ ไม่ใช่กระแสเลเซอร์ไดโอดที่สำคัญกว่า แต่เป็นแรงดันไฟฟ้า ในขณะนี้ ศักย์ไฟฟ้าเชิงบวกถูกนำไปใช้กับขั้วบวก การกระจัดจะเริ่มต้นขึ้น ทางแยกพีเอ็นในทิศทางตรง นี่เป็นการเริ่มการฉีดรูจาก p-band เข้าไปใน n และการฉีดอิเล็กตรอนที่คล้ายกันไปในทิศทางตรงกันข้าม ความใกล้ชิดของอิเล็กตรอนและรูจะกระตุ้นให้เกิดการรวมตัวกันอีกครั้ง การกระทำนี้มาพร้อมกับการสร้างโฟตอนของความยาวคลื่นที่แน่นอน

ปรากฏการณ์ทางกายภาพนี้เรียกว่าการแผ่รังสีที่เกิดขึ้นเอง และเมื่อใช้กับเลเซอร์ไดโอด ก็ถือเป็นวิธีการหลักในการสร้างรังสีเลเซอร์

คริสตัลเซมิคอนดักเตอร์ของเลเซอร์ไดโอดเป็นแผ่นสี่เหลี่ยมบางๆ การแบ่งออกเป็นส่วน p และ n ที่นี่ดำเนินการตามหลักการ ไม่ใช่จากซ้ายไปขวา แต่จากบนลงล่าง นั่นคือ ที่ด้านบนของคริสตัลจะมี p-region และด้านล่างมี n-region

นั่นเป็นเหตุผล พื้นที่หน้าการเปลี่ยนแปลงมีขนาดใหญ่พอ ด้านปลายของเลเซอร์ไดโอดได้รับการขัดเงาเนื่องจากเพื่อสร้างตัวสะท้อนแสง (Fabry-Perot) จำเป็นต้องมีระนาบขนานที่มีความเรียบเนียนสูงสุด โฟตอนที่ตั้งฉากกับโฟตอนจะเคลื่อนที่ไปตามท่อนำคลื่นแสงทั้งหมด โดยจะสะท้อนจากปลายด้านข้างเป็นระยะๆ จนกระทั่งออกจากตัวสะท้อนกลับ

ในระหว่างการเคลื่อนไหวดังกล่าว โฟตอนจะกระตุ้นให้เกิดการรวมตัวกันอีกครั้ง เช่น การสร้างโฟตอนที่คล้ายกันและด้วยเหตุนี้จึงเพิ่มการแผ่รังสีเลเซอร์ ในช่วงเวลาที่กำไรเพียงพอที่จะครอบคลุมการสูญเสีย การขายจะเริ่มต้นขึ้น

บ้าน คุณสมบัติที่โดดเด่นระหว่าง LED และไดโอดเลเซอร์คือความกว้างของสเปกตรัมการแผ่รังสี LED มีสเปกตรัมการแผ่รังสีที่กว้าง ในขณะที่เลเซอร์มีสเปกตรัมที่แคบมาก

หลักการทำงานของแหล่งเซมิคอนดักเตอร์ทั้งสองนั้นขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์ของอิเล็กโทรลูมิเนสเซนซ์ ซึ่งก็คือการเปล่งแสงจากวัสดุที่แสงไหลผ่าน กระแสไฟฟ้าเกิดจากสนามไฟฟ้า การแผ่รังสีเนื่องจากอิเล็กโทรลูมิเนสเซนซ์มีลักษณะเฉพาะคือสเปกตรัมที่ค่อนข้างแคบ โดยมีความกว้าง 0.1...3 นาโนเมตรสำหรับเลเซอร์ไดโอด และ 10...50 นาโนเมตรสำหรับ LED

ในการเชื่อมต่อเลเซอร์ไดโอดคุณต้องมีสิ่งพิเศษ วงจรอิเล็กทรอนิกส์เรียกว่าไดรเวอร์เลเซอร์ไดโอด บน ตัวอย่างการปฏิบัติด้านล่างนี้เราจะแสดงวิธีประกอบไดรเวอร์เลเซอร์ไดโอดอย่างง่ายโดยใช้ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า LM317 ด้วยมือของคุณเอง

ไดรเวอร์เป็นวงจรเชื่อมต่อพิเศษที่ใช้เพื่อจำกัดกระแสแล้วจ่ายให้กับเลเซอร์ไดโอดเพื่อให้ทำงานได้อย่างถูกต้องและไม่ไหม้ในครั้งแรกที่เปิดเครื่องหากเราเชื่อมต่อโดยตรงกับแหล่งจ่ายไฟ

หากกระแสไฟต่ำ เลเซอร์นำจะไม่เปิดขึ้นเนื่องจากไม่มีระดับพลังงานที่ต้องการ ดังนั้นวงจรขับได้รับการออกแบบมาเพื่อให้พิกัดกระแสที่ถูกต้องซึ่งเลเซอร์ไดโอดจะเข้าสู่สถานะการทำงาน สำหรับ LED แบบธรรมดา ตัวต้านทานปกติก็เพียงพอแล้วในการจำกัดกระแส แต่ในกรณีของเลเซอร์ เราจะต้องมีวงจรเชื่อมต่อเพื่อจำกัดและควบคุมกระแส การประกอบไมโครเหมาะอย่างยิ่งสำหรับวัตถุประสงค์เหล่านี้

ไมโครวงจร LM317 สามพินเป็นตัวปรับแรงดันไฟฟ้าทั่วไป ที่เอาต์พุตสามารถผลิตแรงดันไฟฟ้าได้ตั้งแต่ 1.25 ถึง 37 โวลต์ รูปร่าง LM317 ที่มีหมุดที่มีป้ายกำกับแสดงอยู่ในภาพด้านบน

ไมโครเซอร์กิตเป็นโคลงที่ปรับได้ดีเยี่ยม กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ คุณสามารถเปลี่ยนค่าแรงดันเอาต์พุตได้อย่างง่ายดาย โดยขึ้นอยู่กับความต้องการของเอาต์พุตของวงจร โดยใช้ความต้านทานภายนอกสองตัวที่เชื่อมต่อกับเส้นปรับ ตัวต้านทานสองตัวนี้ทำหน้าที่เป็นตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าที่ใช้เพื่อลดระดับแรงดันเอาต์พุต

การออกแบบสามารถประกอบบนเขียงหั่นขนมได้ภายในห้านาที โครงการทำงานเช่นนี้ เมื่อแรงดันไฟฟ้า 9 โวลต์เริ่มไหลจากแบตเตอรี่ แรงดันไฟฟ้านั้นจะไหลผ่านตัวเก็บประจุแบบเซรามิก (0.1 µF) ก่อน ความจุนี้ใช้เพื่อกรองสัญญาณรบกวนความถี่สูงจากแหล่งกำเนิด DC และส่งสัญญาณอินพุตไปยังตัวปรับเสถียรภาพ โพเทนชิออมิเตอร์ (10KΩ) และตัวต้านทาน (330Ω) ที่เชื่อมต่อกับสายปรับจะใช้เป็นวงจรจำกัดแรงดันไฟฟ้า แรงดันไฟขาออกขึ้นอยู่กับค่าของความต้านทานเหล่านี้ทั้งหมด แรงดันเอาต์พุตของโคลงไปที่ตัวกรองของตัวเก็บประจุตัวที่สอง ความจุไฟฟ้านี้ทำหน้าที่เป็นตัวสร้างสมดุลพลังงานในการกรองสัญญาณที่ผันผวน ด้วยเหตุนี้ คุณสามารถเปลี่ยนความเข้มของการแผ่รังสีเลเซอร์ได้โดยการหมุนปุ่มโพเทนชิออมิเตอร์

การประดิษฐ์ไดโอดเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ถือเป็นหนึ่งในความสำเร็จที่ดีที่สุดในสาขาฟิสิกส์ในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ผ่านมา การพัฒนาที่เป็นอิสระโดยนักวิทยาศาสตร์โซเวียตและอเมริกันในด้านการแผ่รังสีเชิงแสงของวัสดุโซลิดสเตตที่ดำเนินการเมื่อกว่าครึ่งศตวรรษที่ผ่านมา ในปัจจุบันแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพในด้านภายในประเทศ อุตสาหกรรม และการทหาร
ต่างจากไดโอดเปล่งแสงซึ่งการทำงานขึ้นอยู่กับการปล่อยโฟตอนที่เกิดขึ้นเอง ไดโอดเลเซอร์มีหลักการทำงานและโครงสร้างผลึกที่ซับซ้อนกว่า

หลักการทำงาน

เพื่อทำความเข้าใจว่าโฟตอนมาจากไหน ให้พิจารณากระบวนการรวมตัวกันใหม่ (การหายตัวไปของพาหะอิสระคู่หนึ่ง - อิเล็กตรอนและรู) เมื่อจ่ายแรงดันไฟฟ้าตรงไปที่จุดเชื่อมต่อ p-n ของไดโอด จะเกิดการฉีดเกิดขึ้น เช่น ความเข้มข้นของพาหะที่ไม่สมดุลเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ในระหว่างกระบวนการฉีด อิเล็กตรอนและรูที่เคลื่อนที่เข้าหากันจะรวมตัวกันอีกครั้ง โดยปล่อยพลังงานในรูปของอนุภาค ได้แก่ โฟตอนและอนุภาคควาซิพติเคิล ซึ่งเป็นโฟนอน นี่คือลักษณะที่การปล่อยก๊าซธรรมชาติที่สังเกตได้ใน LED เกิดขึ้น

ในกรณีของเลเซอร์ไดโอดแทนที่จะเกิดขึ้นเองจำเป็นต้องเปิดกลไกการกระตุ้นการปล่อยโฟตอนด้วยพารามิเตอร์เดียวกัน เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ตัวสะท้อนแสงจะเกิดขึ้นจากคริสตัล โดยที่โฟตอนที่มีความถี่ที่กำหนดจะบังคับให้ตัวพาอิเล็กทรอนิกส์รวมตัวกันอีกครั้ง ซึ่งก่อให้เกิดโฟตอนใหม่ที่มีโพลาไรเซชันและเฟสเดียวกัน พวกเขาเรียกว่าสอดคล้องกัน

ในกรณีนี้ การสร้างเลเซอร์จะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อมีมากเกินไปเท่านั้น ปริมาณมาก สื่ออิเล็กทรอนิกส์ที่ระดับพลังงานบนซึ่งถูกปล่อยออกมาจากการฉีด ในการดำเนินการนี้ ให้ใช้กระแสปั๊มที่มีความแรงดังกล่าวเพื่อทำให้เกิดการผกผันของจำนวนอิเล็กตรอน ปรากฏการณ์นี้หมายถึงสภาวะที่ ระดับบนสุดมีอิเล็กตรอนมากกว่าชั้นล่างมาก เป็นผลให้มีการกระตุ้นการปล่อยโฟตอนที่สอดคล้องกัน

นอกจากนี้ โฟตอนดังกล่าวยังสะท้อนซ้ำๆ จากขอบของเครื่องสะท้อนแสง ซึ่งกระตุ้นให้เกิดการตอบรับเชิงบวก ปรากฏการณ์นี้มีลักษณะเหมือนหิมะถล่มซึ่งเป็นผลมาจากลำแสงเลเซอร์เกิดขึ้น ดังนั้น การสร้างเครื่องกำเนิดแสงใด ๆ รวมถึงเลเซอร์ไดโอด จึงต้องปฏิบัติตามเงื่อนไขสองประการ:

• การปรากฏตัวของโฟตอนที่สอดคล้องกัน
• การจัดระเบียบข้อเสนอแนะเชิงแสงเชิงบวก (POF)

เพื่อป้องกันไม่ให้ลำแสงที่ก่อตัวกระเจิงเนื่องจากการเลี้ยวเบน อุปกรณ์จึงติดตั้งเลนส์รวบรวม ประเภทของเลนส์ที่ติดตั้งขึ้นอยู่กับชนิดของเลเซอร์

ประเภทของเลเซอร์ไดโอด

ในช่วงหลายปีที่ผ่านมาของการพัฒนา อุปกรณ์เลเซอร์ไดโอดมีการเปลี่ยนแปลงมากมาย การออกแบบได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้น โดยส่วนใหญ่ต้องขอบคุณการกำเนิดของอุปกรณ์ไฮเทค ความแม่นยำสูงสุดในการเติมและการขัดเงาคริสตัลเซมิคอนดักเตอร์ รวมถึงการสร้างแบบจำลองโครงสร้างแบบเฮเทอโรสตรัค เป็นปัจจัยที่ทำให้มั่นใจได้ว่าค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนสูงที่ส่วนต่อประสานอากาศกับคริสตัลและการก่อตัวของรังสีที่สอดคล้องกัน

เลเซอร์ไดโอดตัวแรก (ไดโอดที่มีโครงสร้างคล้ายคลึงกัน) มีจุดเชื่อมต่อ p-n หนึ่งจุด และสามารถทำงานได้เฉพาะในโหมดพัลซิ่งเท่านั้น เนื่องจากคริสตัลร้อนเกินไปอย่างรวดเร็ว มีความสำคัญทางประวัติศาสตร์เท่านั้นและไม่ได้ใช้ในทางปฏิบัติ

เลเซอร์ไดโอดที่มีโครงสร้างเฮเทอโรโครงสร้างคู่ (ไดโอด DHS) มีประสิทธิภาพมากกว่า คริสตัลของมันขึ้นอยู่กับโครงสร้างที่แตกต่างกันสองแบบ โครงสร้างต่างกันแต่ละโครงสร้างเป็นวัสดุที่มีแถบความถี่ต่ำ (แกลเลียมอาร์เซไนด์และอลูมิเนียมแกลเลียมอาร์เซไนด์) ซึ่งประกบอยู่ระหว่างชั้นที่มีแถบความถี่สูงกว่า ข้อดีของเลเซอร์ไดโอด GVD คือการเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในความเข้มข้นของตัวพาขั้วตรงข้ามในชั้นบาง ๆ ซึ่งช่วยเร่งการแสดงออกของการตอบรับเชิงบวกอย่างมีนัยสำคัญ นอกจากนี้ การสะท้อนของโฟตอนจากจุดเชื่อมต่อเฮเทอโรจังก์ชันทำให้ความเข้มข้นของพวกมันลดลงในบริเวณเกนต่ำ ดังนั้นจึงเพิ่มประสิทธิภาพของอุปกรณ์ทั้งหมด

เลเซอร์ไดโอดควอนตัมหลุมได้รับการออกแบบบนหลักการของไดโอด GVD แต่มีบริเวณแอคทีฟที่บางกว่า ซึ่งหมายความว่าอนุภาคมูลฐานที่ตกลงไปในบ่อที่มีศักยภาพดังกล่าวจะเริ่มเคลื่อนที่ในระนาบเดียวกัน ผลกระทบเชิงปริมาณในกรณีนี้จะแทนที่สิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นและทำหน้าที่เป็นเครื่องกำเนิดรังสี

ประสิทธิภาพที่ไม่เพียงพอของการจำกัดฟลักซ์แสงในไดโอด DGS นำไปสู่การสร้างเลเซอร์โครงสร้างเฮเทอโรที่มีการจำกัดแยกกัน ในรุ่นนี้ คริสตัลถูกเคลือบด้วยวัสดุเพิ่มเติมแต่ละด้าน แม้ว่าชั้นเหล่านี้จะมีดัชนีการหักเหของแสงต่ำกว่า แต่ก็กักอนุภาคไว้ได้อย่างมั่นใจ โดยทำหน้าที่เป็นตัวนำแสง เทคโนโลยี SCH ครองตำแหน่งผู้นำในการผลิตเลเซอร์ไดโอด

เลเซอร์ไดโอดแบบ Distributed Feedback (DFB) เป็นส่วนหนึ่งของอุปกรณ์ออพติคัลในด้านระบบโทรคมนาคม ความยาวคลื่นของเลเซอร์ DFB มีค่าคงที่ ซึ่งทำได้โดยการใช้รอยบากตามขวางกับเซมิคอนดักเตอร์ในบริเวณรอยต่อ pn รอยบากทำหน้าที่ของตะแกรงเลี้ยวเบน ดังนั้นจึงส่งโฟตอนที่มีความยาวคลื่นเพียงความยาวคลื่นเดียว (ที่ระบุ) ไปยังตัวสะท้อนกลับ โฟตอนที่สอดคล้องกันเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการขยายสัญญาณ

เลเซอร์ไดโอดเปล่งแสงบนพื้นผิวที่มีตัวสะท้อนแนวตั้งหรือเลเซอร์ VCSEL เปล่งแสงในแนวตั้ง แตกต่างจากอุปกรณ์ที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้ โดยจะปล่อยลำแสงที่ตั้งฉากกับพื้นผิวของคริสตัล การออกแบบ VCSEL ขึ้นอยู่กับวิธีการใช้ช่องแสงขนาดเล็กในแนวตั้งพร้อมกระจกเงา รวมถึงการบรรลุเทคนิค GVD และหลุมควอนตัม ข้อดีของเทคโนโลยี VCSEL คือความเสถียรของอุณหภูมิและการแผ่รังสี ความเป็นไปได้ในการผลิตคริสตัลแบบกลุ่ม และการทดสอบโดยตรงในขั้นตอนการผลิต

การดัดแปลง VCSEL คือ VCSEL ที่มีตัวสะท้อนเสียงภายนอก (VECSEL) เลเซอร์ไดโอดทั้งสองอยู่ในตำแหน่งที่เป็นอุปกรณ์ความเร็วสูงซึ่งมีความสามารถในการส่งข้อมูลในอนาคตด้วยความเร็วสูงถึง 25 Gbit/s ผ่านการสื่อสารแบบไฟเบอร์ออปติก

ประเภทของคดี

ความนิยมของเลเซอร์ไดโอดทำให้ผู้ผลิตต้องพัฒนาบรรจุภัณฑ์ประเภทใหม่อย่างอิสระ เมื่อพิจารณาถึงวัตถุประสงค์เฉพาะของบริษัทแล้ว บริษัทต่างๆ ก็ได้ผลิตการป้องกันและการระบายความร้อนประเภทใหม่ๆ มากขึ้นเรื่อยๆ ของคริสตัล ซึ่งนำไปสู่การขาดความสามัคคี ปัจจุบันไม่มีมาตรฐานสากลที่ใช้ควบคุมแพ็คเกจเลเซอร์ไดโอด
ผู้ผลิตรายใหญ่พยายามฟื้นฟูคำสั่งซื้อโดยทำข้อตกลงร่วมกันในการรวมอาคารเข้าด้วยกัน อย่างไรก็ตาม ก่อนที่จะใช้งานเลเซอร์ไดโอดที่ไม่รู้จักในทางปฏิบัติ คุณควรชี้แจงวัตถุประสงค์ของพินและความยาวคลื่นของการแผ่รังสีให้ชัดเจนเสมอ โดยไม่คำนึงถึงประเภทของแพ็คเกจที่คุ้นเคย ในบรรดาเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ที่ผลิตเชิงพาณิชย์ เลเซอร์ที่พบมากที่สุดมีสองประเภทพร้อมแพ็คเกจต่อไปนี้
1 อุปกรณ์ที่มีช่องแสงแบบเปิด:

• TO-can (แพ็คเกจกระป๋องโลหะแบบทรานซิสเตอร์เอาท์ไลน์) ตัวเรือนทำจากโลหะและใช้ในการผลิตทรานซิสเตอร์
• C-เมาท์;
• D-เมานต์

2 อุปกรณ์ที่มีเอาต์พุตไฟเบอร์:

• DIL (ดูอัลอินไลน์);
• DBUT (ผีเสื้อคู่);
• SBUT (ผีเสื้อตัวเดียว)

แอปพลิเคชัน

เลเซอร์ไดโอดแต่ละประเภทมีการใช้งานจริงเนื่องจากมีคุณสมบัติเฉพาะตัว ต้นทุนของตัวอย่างที่ใช้พลังงานต่ำลดลงอย่างมาก โดยเห็นได้จากการใช้ตัวอย่างในของเล่นเด็กและพอยน์เตอร์ มีการติดตั้งเทปวัดระยะแบบเลเซอร์ซึ่งช่วยให้บุคคลหนึ่งคนสามารถวัดระยะทางและการคำนวณที่เกี่ยวข้องได้ เลเซอร์สีแดงใช้เพื่อควบคุมเครื่องอ่านบาร์โค้ด แผงปุ่มกดคอมพิวเตอร์ และเครื่องเล่นดีวีดี บางชนิดใช้ในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์และสำหรับการปั๊มเลเซอร์อื่นๆ เลเซอร์ไดโอดเป็นที่ต้องการมากที่สุดสำหรับการส่งข้อมูลในเครือข่ายใยแก้วนำแสง VCSEL รุ่นใหม่มีความเร็วถึง 10 Gbps โดยเปิดตัวแล้ว คุณสมบัติเพิ่มเติมสำหรับบริการโทรคมนาคมที่หลากหลาย ได้แก่:

• มีส่วนช่วยเพิ่มความเร็วอินเทอร์เน็ต
• ปรับปรุงการสื่อสารทางโทรศัพท์และวิดีโอ
• ปรับปรุงคุณภาพการรับสัญญาณโทรทัศน์

การปรับปรุงไดโอดเลเซอร์ส่งผลให้อายุการใช้งานเพิ่มขึ้น ซึ่งขณะนี้เทียบได้กับเวลาเฉลี่ยระหว่างความล้มเหลวของไดโอดเปล่งแสง การลดกระแสของปั๊มจะเพิ่มความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ และการมีส่วนร่วมในการพัฒนาความก้าวหน้าทางเทคนิคไม่น้อยไปกว่าส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ

เราแต่ละคนจับมือกัน ตัวชี้เลเซอร์- แม้จะมีการใช้ตกแต่ง แต่ก็มีเลเซอร์จริงซึ่งประกอบขึ้นจากไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ มีการติดตั้งองค์ประกอบเดียวกันในระดับเลเซอร์และ

ผลิตภัณฑ์ยอดนิยมอันดับถัดไปที่ประกอบบนเซมิคอนดักเตอร์คือไดรฟ์เครื่องเขียนดีวีดีของคอมพิวเตอร์ของคุณ ประกอบด้วยเลเซอร์ไดโอดที่ทรงพลังกว่าพร้อมพลังทำลายล้างความร้อน

วิธีนี้ช่วยให้คุณสามารถเบิร์นเลเยอร์ของแผ่นดิสก์โดยฝากแทร็กที่มีข้อมูลดิจิทัลอยู่

เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ทำงานอย่างไร?

อุปกรณ์ประเภทนี้มีราคาไม่แพงในการผลิตและการออกแบบค่อนข้างแพร่หลาย หลักการของไดโอดเลเซอร์ (เซมิคอนดักเตอร์) ขึ้นอยู่กับการใช้จุดเชื่อมต่อ p-n แบบคลาสสิก การเปลี่ยนแปลงนี้ทำงานเหมือนกับใน LED ทั่วไป

ความแตกต่างอยู่ที่การจัดโครงสร้างการแผ่รังสี: ไฟ LED จะเปล่งแสง "ตามธรรมชาติ" ในขณะที่ไดโอดเลเซอร์จะปล่อยแสง "บังคับ"

หลักการทั่วไปของการก่อตัวของรังสีควอนตัมที่เรียกว่า "ประชากร" นั้นเกิดขึ้นได้โดยไม่ต้องใช้กระจกเงา ขอบของคริสตัลมีการบิ่นด้วยกลไก ทำให้เกิดเอฟเฟกต์การหักเหของแสงที่ปลาย คล้ายกับพื้นผิวกระจก

เพื่อรับ ประเภทต่างๆการแผ่รังสี สามารถใช้ "ทางแยกโฮโมจังก์ชัน" ได้เมื่อสารกึ่งตัวนำทั้งสองเหมือนกัน หรือ "ทางแยกเฮเทอโรจังก์ชั่น" โดยที่ วัสดุที่แตกต่างกันการเปลี่ยนแปลง


เลเซอร์ไดโอดนั้นเป็นส่วนประกอบวิทยุที่สามารถเข้าถึงได้ คุณสามารถซื้อได้ในร้านค้าที่ขายส่วนประกอบวิทยุหรือจะแยกจากอันเก่าก็ได้ ไดรฟ์ดีวีดี-อาร์(ดีวีดี-RW)

สำคัญ! แม้แต่เลเซอร์ธรรมดาที่ใช้ในตัวชี้แสงก็สามารถสร้างความเสียหายร้ายแรงต่อเรตินาของดวงตาได้

มากกว่า การติดตั้งที่ทรงพลังด้วยลำแสงที่ลุกไหม้อาจทำให้เสียการมองเห็นหรือทำให้ผิวหนังไหม้ได้ ดังนั้นควรใช้ความระมัดระวังอย่างยิ่งเมื่อทำงานกับอุปกรณ์ดังกล่าว

การมีไดโอดไว้ใช้คุณสามารถสร้างเลเซอร์ทรงพลังด้วยมือของคุณเองได้อย่างง่ายดาย ในความเป็นจริงผลิตภัณฑ์อาจไม่มีค่าใช้จ่ายใด ๆ ทั้งสิ้นหรือจะทำให้คุณเสียเงินจำนวนมหาศาล

เลเซอร์ DIY จากไดรฟ์ดีวีดี

ขั้นแรก คุณต้องได้รับไดรฟ์นั้นเอง สามารถลบออกจากคอมพิวเตอร์เครื่องเก่าหรือซื้อจากตลาดนัดได้โดยเสียค่าใช้จ่ายเล็กน้อย

โครงการนี้ค่อนข้างแม่นยำและไม่ต้องการ จำนวนมากได้รับการออกแบบมาเพื่อควบคุมเลเซอร์ไดโอดและได้รับการออกแบบตามข้อกำหนดสำหรับอุปกรณ์ทางการแพทย์ อุปกรณ์ดังกล่าวอยู่ระหว่างการทดลองทางคลินิก ประสิทธิภาพของเลเซอร์ไดโอดอาจมีการเบี่ยงเบนในระยะสั้นและระยะยาวเนื่องจากอุณหภูมิและการเสื่อมสภาพ โดยปกติแล้วจะขับเคลื่อนด้วยกระแสตรง ดังนั้นจึงมีการตรวจสอบกำลังเอาท์พุตแสงและกระแสจะถูกปรับตามการเปลี่ยนแปลงของกำลัง

เฟรมของโครงสร้างต่อสายดิน จึงมีการกำหนดค่าให้เปิดแหล่งจ่ายไฟ DC ทรานซิสเตอร์กำลังเข้าไปในต้นแขนของเลเซอร์ และไม่ใช่ตัวเลือกที่ง่ายกว่าและตรงกันข้าม นอกจากนี้ เพื่อหลีกเลี่ยงการ "สัก" คนไข้ กระแสไฟจะต้องถูกจำกัดตั้งแต่แรก

ในวงจรจ่ายไฟเดี่ยว +5V ตัวต้านทานตรวจจับกระแสและจำกัดกระแส R1 และ p-channel MOSFET Q1 จะสร้างผู้ติดตามแหล่งที่มา (รูปที่ 1) แรงดันเกตของ MOSFET สูงกว่าแรงดันแหล่งที่มาเล็กน้อย ดังนั้นทรานซิสเตอร์จึงเปิดบางส่วนและกระแสเลเซอร์ไดโอดจะสร้างแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมตัวต้านทาน R1 ในกรณีที่เลวร้ายที่สุด เมื่อ Q1 เปิดจนสุด กระแสเลเซอร์สูงสุดจะได้รับจาก

R DS(SAT) = 25 mOhm - ความต้านทานช่องเปิดของทรานซิสเตอร์ MOS
V LASER = 2.0 V - แรงดันไฟฟ้าที่เลเซอร์ไดโอด

ค่า R DS(SAT) และ V LASER นำมาจากเอกสารข้อมูลทรานซิสเตอร์และเลเซอร์ไดโอดตามลำดับ ทางเลือกของตัวต้านทาน R1 ถูกกำหนดโดยข้อกำหนดสำหรับกระแสเลเซอร์ (ในกรณีนี้คือ 250 mA) โดยคำนึงถึงการแก้ไขที่แนะนำโดยแรงดันไปข้างหน้าของเลเซอร์ไดโอดซึ่งค่าทั่วไปคือ 2.0 V การแก้สมการสำหรับ R1 เราได้รับ:

โดยที่ฉันเลเซอร์ = 250 mA

แนวต้าน R DS(SAT) มีขนาดเล็กมากจนสามารถมองข้ามได้ ด้วยค่าที่ทราบของ R1 และกระแสสูงสุดของเลเซอร์ไดโอด สามารถคำนวณกำลังที่กระจายไปโดย R1 ได้โดยใช้สูตร

ซึ่งหมายความว่าตัวต้านทานที่มีการกระจายพลังงานที่อนุญาตคือ 800 mW จะให้ระยะขอบเพิ่มเติมเล็กน้อย

กระแสเลเซอร์ถูกตั้งค่าโดยใช้ DAC ซึ่งแรงดันเอาต์พุตจะถูกตั้งค่าตามอัตราส่วน ที่นี่ใช้แรงดันไฟฟ้า +5 V เป็นข้อมูลอ้างอิง ดังนั้นเอาต์พุต DAC จะติดตามความผันผวนของพลังงานทั้งหมด ระหว่างการทำงาน ค่าที่ต้องการของแรงดันไฟฟ้าควบคุมจะถูกตั้งค่าไว้ที่เอาต์พุต ADC ตัวแบ่ง R2, R3 จะปรับขนาดการตั้งค่านี้โดยสัมพันธ์กับแหล่งจ่ายไฟ +5 V ที่ระบุ

ตัวอย่างเช่น หากแรงดันไฟฟ้าเอาท์พุต DAC ถูกตั้งค่าเป็นครึ่งสเกล นั่นคือ +2.5 V แรงดันไฟฟ้าระหว่าง R2 ถึง R3 (หรือที่อินพุตที่ไม่กลับด้านของ op-amp IC1) จะเป็น +3.5 V รวมอยู่ด้วย ในวงจรป้อนกลับ IC1 จะควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่เกตของ Q1 และ ตามลำดับ กระแสที่ไหลผ่าน R1, Q1 และเลเซอร์ไดโอด โหมดวงจรจะเสถียรเมื่อแรงดันป้อนกลับเท่ากับ +3.5 V ในสภาวะคงที่นี้ 5 V - 3.5 V = 1.5 V จะลดลงทั่วตัวต้านทาน R1 และกระแสคือ 125 mA นั่นคืออยู่ตรงกลางของสเกล . ในทำนองเดียวกัน หากเอาต์พุต DAC ตั้งไว้ที่ค่าต่ำสุดที่ 0 V แรงดันไฟฟ้าที่อินพุตที่ไม่กลับด้านของ IC1 จะเป็น +2 V โดย IC1 จะเพิ่มแรงดันไฟฟ้าที่เกตของ Q1 จนกระทั่งแรงดันไฟฟ้าตกคร่อม R1 เพิ่มขึ้นเป็น 3 V และกระแสไฟสูงสุด 250 mA นี่คือจุดอิ่มตัวที่ Q1 เปิดเต็มที่ และแรงดันไปข้างหน้าคร่อมเลเซอร์ไดโอดคือ +5V ลบแรงดันตกคร่อม R1

ใน แผนภาพเต็มรูปแบบจะต้องรวมองค์ประกอบ R4 และ C1 เพื่อให้มั่นใจถึงความเสถียรของลูปควบคุมและมีความถี่คัตออฟ f เท่ากับ

ควรให้ความสนใจเป็นพิเศษกับกระบวนการที่เกิดขึ้นในวงจรระหว่างการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าควบคุมอย่างกะทันหันในระหว่างนั้น op-amp ซึ่งก่อนหน้านี้ทำงานเป็นตัวบวกของค่าที่ตั้งไว้และแรงดันป้อนกลับกลายเป็นตัวติดตามแรงดันไฟฟ้าและขั้นตอน มักจะปรากฏที่เอาท์พุตของมัน ในเรื่องนี้ในตัวอย่างของเรามีการเพิ่มตัวเก็บประจุ C2 เพื่อสร้างตัวกรองความถี่ต่ำสำหรับแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดด้วยความถี่คัตออฟ

โดยที่ R2||R3 = 12 kOhm

หากความถี่คัตออฟของตัวกรองนี้ต่ำกว่าแบนด์วิดท์ลูปฟีดแบ็คอย่างมาก ออปแอมป์จะสามารถติดตามการเปลี่ยนแปลงขั้นตอนเซ็ตพอยต์โดยมีการโอเวอร์ช็อตน้อยที่สุดในระหว่างการสลับ DAC

R5 ให้ความเบี่ยงเบนบางประการแก่ออปแอมป์โดยรับประกันว่ากระแสไฟฟ้าจำนวนเล็กน้อยจะไหลผ่านตัวต้านทาน R1 เสมอ เมื่อเอาต์พุต DAC ถูกตั้งค่าไว้ที่ +5V เต็มสเกล กระแสเลเซอร์ที่ขับเคลื่อนโดยออปแอมป์จะสูงกว่าการตั้งค่าเล็กน้อยเสมอ ดังนั้นเอาต์พุต op-amp ที่พยายามปิด Q1 จะเข้าสู่ความอิ่มตัว หากไม่มี R5 แรงดันออฟเซ็ตอินพุตของออปแอมป์อาจถูกมองว่าเป็นเซ็ตพอยต์ที่ผิดพลาด และทำให้ Q1 เปิดอยู่เพื่อคืนสมดุล

นี่เป็นหนึ่งในสาเหตุหลักว่าทำไมจึงใช้การสลับ DAC แบบอัตราส่วน หากแรงดันอ้างอิง DAC ได้รับการแก้ไข การตั้งโปรแกรมกระแสต่ำแทบจะเป็นไปไม่ได้เลย หากแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุต DAC ถูกตั้งค่าต่ำกว่าค่าที่แน่นอนที่ +5 V เล็กน้อย แม้ว่าจะมีความผันผวนเล็กน้อยในแรงดันไฟฟ้า +5 V แรงดันไฟฟ้าควบคุมก็จะเปลี่ยนไปค่อนข้างมาก อย่างไรก็ตาม ในวงจรอัตราส่วนเมตริก DAC ติดตามการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้า +5 V และแรงดันไฟฟ้าควบคุมสัมพัทธ์ที่เอาต์พุตยังคงมีเสถียรภาพ

ราคาที่ต้องจ่ายสำหรับความสามารถในการกำหนดกระแสอ่อนอย่างแม่นยำคือ อัตราส่วนที่ไม่ดีการปราบปรามระลอกคลื่นพลังงาน อย่างไรก็ตาม ในการใช้งานทางการแพทย์ซึ่งมีวัตถุประสงค์เพื่อใช้เลเซอร์นั้น วงจรควบคุมกระแสไฟฟ้าก็เป็นส่วนหนึ่งของวงจรควบคุมพลังงาน และมีการกระเพื่อมของแหล่งจ่ายไฟในนั้นน้อยมาก หากจำเป็นคุณสามารถเพิ่มตัวปรับแรงดันไฟฟ้าขนาดเล็กให้กับบอร์ดได้และด้วยการเพิ่มจำนวนส่วนประกอบเล็กน้อยคุณจะได้รับพลังงานเลเซอร์ที่เสถียรและมีเสียงรบกวนต่ำ