Аналоговый ключ в для модуляции работы фотодиода, Выбор Опции

[TERnn]

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

[Herz]

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

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.

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

[TERnn]

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

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.

И почему диод германиевый ?

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

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

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

[DS]

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.

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 ?

[TERnn]

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.

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, кстати, какое - одномодовое, градиентное, толщина Core, материал ? Вы считали, какая энергия во время импульса попадает на диод ?

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

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

Application bulletin "PHOTODIODE MONITORING WITH OP AMPS" от TI

Сообщение отредактировал TERnn - Jun 16 2008, 09:01

[DS]

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


Диаметр волокна 400мкм.
В силу выше указанного, энергия импульса составляет 2мВт/2кГц=1мкДж
Application bulletin "PHOTODIODE MONITORING WITH OP AMPS" от TI

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

[khach]

Ваши импульсы предполагают амперные фототоки через диод во время импульса, чего не может быть.

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.

Application bulletin "PHOTODIODE MONITORING WITH OP AMPS" от TI

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?