Разрабатывается схема для предотвращения чрезмерного нагрева оптического волокна в лазере. Для чего обрабатывается сигнал с фотоприменика улавливающего ИК излучение в нагретом оптоволокне.

[img=http://img65.imageshack.us/img65/3678/sheme2lc2.th.gif]

В статике, без рабочего излучения отлично работала схема (фотодиод германиевый - вроде ФД5Г)


Рабочее излучение модулируется меандром с частотой 1кГц. при рабочем импульсе схема фотоприменика переходит в насыщение, никакие оптфильтры не спасают, а при паузе происходит медленное рассасывание зарядов на фотодиоде. Чтобы это происходило побыстрее думется организовать замыкание выводов фотодиода при импульсе рабочего излучения.
Пробовалось сделать так (на gate транзисторов сигнал модуляции):
MOSFET - IRLML2502



Но желаемого результата так и не добились, операционник уходил в насыщение.

Жду предложений

Что-то непонятно. Схема должна работать (мерять излучение) в паузах между импульсами лазера? А что за лазер?

Сообщение отредактировал Herz - Jun 15 2008, 19:27

И почему диод германиевый ? А во вторых - зачем на мышках пахать, неужели тяжело на участок волокна тонкую платиновую проволоку намотать ?

Именно так. Схема должна измерять ИК излучение в паузах между импульсами рабочего лазера (2 лазерных диода по 12 Вт. длина волны 0.97 мкм.). отраженное в разъеме и от торца конца волокна излучение засвечивает фотодиод. Разрабатывать оптические фильтры нет возможности, поэтому решили модулировать рабочее излучение и работу данной схемы.



Был по рукой просто, сейчас пришли из японии InGaAs фотодиоды Hamamatsu G8373 с более подходящей спектральной характеристикой, возможно их использование.



Насколько я понял фразу. Извините что не сообщил, лазер медициинский, поэтому перегрев возможен на конце волокна и в разъеме из-за попадани частиц грязи при смене волокна врачами, поэтому вариант с проволкой, по-моему, отпадает.

Сообщение отредактировал TERnn - Jun 15 2008, 20:50

А зачем разрабатывать оптические фильтры самим ? Заказываете notch-filter в Kaizer optics или в Казани, после этого можно будет говорить об измерениях. Сейчас у Вас соотношение мощностей от лазера и от нагретого волокна такое, что речь о возможности измерения температуры не идет. Волокно, кстати, какое - одномодовое, градиентное, толщина Core, материал ? Вы считали, какая энергия во время импульса попадает на диод ?

А во-вторых, где Вы видели такое чудное включение диода в трансимпедансном усилителе ?

В силу пробного характера разработк речь о покупке опт. фильтров пока не идет. В дальнейшем такой вариант возможен.

Может я не правильно высказался, нет необходимости точного измерения температуры, предполагаемая требуемая точность +-50 градусов. Требуется пороговое срабатывание схемы.

По расчетам, подтвержденным экспериментом, отраженная мощность излучения лазера составляет порядка 200мВт . В качестве псевдофильтра используется бывшее под рукой интерференционное зеркало с пиком отражения на 0.97мкм. По имеющимся у меня скудным сведениям оно пропускает лишь 1% излучения этой длины волны и почти полностью пропускает >1мкм.
Мощность излучения нагретого волокна до 500 гр. в районе единиц мкВт.



Указанная схема отлично работала и начинала давать видимый сигнал начиная с 300 гр.


Волокно многомодовое кварц/кварц pcs optran WF фирмы Anda Optec
Диаметр волокна 400мкм.
В силу выше указанного, энергия импульса составляет 2мВт/2кГц=1мкДж


Application bulletin "PHOTODIODE MONITORING WITH OP AMPS" от TI

Сообщение отредактировал TERnn - Jun 16 2008, 09:01

Делал нечто подобное.
Ключи можно ставить обычные 74hc4053 или 74HC4066. Они достаточно быстрые для таких применений. Только напряжение смещения фотодиода должно соответствовать их диапазону питания. Для InGaAs фотодиодов обычно этого хватает. А если использовать высоковольтный кремний, то были какие-то pip to pin compatible ключи у AD. Но схема управления гораздо сложнее чем приведенная. Во первых, надо коротить вход ОУ, что бы он сам не перегружался. Во вторых организовывать активное "отсасывание" фототока из диода управляемыми генераторами тока на операционниках, что бы свести к минимуму время готовности диода к измерениям. Т.е ключей там было штуки 4, и всем этим управляла мелкая CPLD Xilinx, синхронизированная с лазером. Ну и задержки надо было подобрать для включения и выключения ключей. Там еще был узел аналоговой памяти для фототока, управлялся с той же CPLD.

Заряд в диоде от лазерного импульса будет порядка микрокулона. Поэтому без смещения диод использовать нельзя. Затем, через мегомные резисторы вы не стравите этот заряд. Нужно ставить трансимпедансный усилитель с относительно быстрым ОУ, с максимально возможным (вольта 3 - 4) смещением на диоде, и шунтировать резистор обратной связи во время импульса аналоговым ключем и небольшим резистором. Тогда, может и прокатит.
Заметьте, что интерференционный фильтр снизит пролезание сигнала лазера порядка на 3 - 4, от чего жизнь существенно облегчится.

После некоторого размышлизма я склоняюсь к тому, что Вам надо еще на порядок - два снизить засветку от лазера, иначе хорошо рабоать не будет, а может и диод повредиться через некоторое время. Ваши импульсы предполагают амперные фототоки через диод во время импульса, чего не может быть. Можете вместо фильтра поставить диффракционную решетку и разделить по углу свет лазера и свет от нагретого волокна.

Сообщение отредактировал DS - Jun 16 2008, 20:04

Амперных импульсов небудет- только огромный заряд накопиться на емкости pn перехода диода. Вот этот заряд и надо принудительно высасывать из диода. Высасывали стробируемым генератором тока, который управлялся от двух УВХ- один быстрый, срабатывал почти сразу по окончанию импульса лазера, второй- медленный, собственно измерительный, срабатывал с задержкой. Ну и ток высасывающего заряд генератора устанавливался так, чтобы разность сигналов с двух УВХ была минимальной. Работало в весьма широком диапазоне энергий импульсов лазера.

Интересная схема с инструментальным усилком там есть, там где диод стоит между верхним и нижним операционником. Только непонятно, как в этом случае напряжение смещения диода задавать?

Микрокулон в микросекунду = 1 ампер.

приобретите фотодиод тут http://www.mirdog.spb.ru/products.htm
засветки не увидят !

И всё же нагретое волокно излучает не только в осевом направлении. Может, поставить фотодиод под большим углом к основному лучу?