Есть лазерный диод 1300 нм 3 мВт, непрерывного действия. Пороговый ток 15 mA, максимальный - 50 mA. Нужно что бы этот лазерный диод работал в трех режимах - непрывно светил, не светил совсем и выдавал короткий импульс длительностью 100 нс - 1 mc.
Для гашения ток приходится полностью убирать - при пороговом токе он все равно светит. Можно ли это режим использовать для модуляции частотой 2 КГц? Где-то читал что гашение до нуля и быстрый старт череваты температурными градиентами и деградацией зеркал - но не понимаю как - температурные процессы довольно инерционны и на частотах более 1 КГц маловероятны даже для малых объектов. Возможно, что при этом снижается быстродействие - нужно время для заряда внутренних емкостей лазера. Но ведь лазер такого типа работает на частотах до 3 ГГц! - там действительно необходимо зажигать не из нуля.
Почему мощные лазеры советуют зажигать плавно - до 100 mc? И как тогда быть с импульсными лазерами, которые по определению необходимо зажигать импульсом?
Надо ли зажигать импульсный лазер от порогового тока или можно от нуля?

Вобщем вопросов как у "слоненка"

Насчет импульсного лазера не скажу.
Как я понял Вы работаете с лазером непрерывного действия. Я делал так:
Непрерывный лазер частота модуляции 500 Гц 960 нм 100мВт рабочий ток 167 мА. Управление- источник тока в виде ОУ с транзистором, на неинвертирующем входе ОУ ключ типа ADG719(или что то в этом роде) на первом входе ключа ИОН, на втором земля. Управление ключем и есть модуляция. Ничего не грелось точно т.к. интегральная мощность в два раза ниже. А вообще на сайте максима есть схема, в ней даже используется ЦАП(уже не помню зачем нужен, но вроде как переменный ИОН) и тоже есть модуляция.

Полупроводниковые лазеры не держат перегрузки, по этому их рекомендуется включать плавно, т.к. при резком включении возможны переколебания тока или напряжения на лазере. При плавном включении добиться их отсутствия гораздо проще. В любом случае Вам нужно добиться получения гладких фронтов импульсов как напряжения, так и тока через лазер.

По-моему, лазеру такой мощности указанные опасности не грозят. Я работал с ЛД 5-ти и 35-ти мВт со 100% модуляцией прямоугольным сигналом до 20 кГц. Не встречал ни в даташитах на них, ни в другой литературе противопоказаний на этот счёт. Наверное, это актуально для действительно мощных ЛД.

Да ваттные лазеры с питанием в десятки ампер тоже можно за наносекунды коммутировать. Теоретически. Надо только грамотно подводящие провода проектировать, чтобы не разогнать в их индуктивности перенапряжения. Вылетает именно из-за этого.

ulia


Интересно, как долго работал лазер в таком режиме и не изменились ли его параметры свечения?

Alex11


"Переколебания" - это выбросы, "иголки"? Как я понял, главное не превышать максимальный ток и не прекладывать обратное напряжение. По поводу гладких фронтов - как такое возможно на 3ГГц (ВОЛС)? И как быть с импульсным лазеров?




По поводу индуктивностей очень похоже! Все приобоетает несколько более понятный вид. А все-таки можно ли модуляцией полностью гасить лазер или нет, не нарушая:
1. долгожития лазера
2. обеспечивая импульсы порядка 100 нс ?

По моему в ВОЛС лазер излучает непрерывно, а 3ГГц подаются на отдельный модулятор.

До 1 ГГц модулируется лазер, потом обычно используются модуляторы с интерферометром. Но есть и лазера, которые допускают модуляцию до 10 Ггц. Полностью обычно лазер не выключают, ток снижают до порогового. Связано не с надежномтью, а с тем, что на разгон генерации требуется время, поэтому при включении от нулевого тока снижаются частотные характеристики. Самый хреновый по теплу режим, я думаю - до 1 Кгц, тогда кристалл будет успевать деформироваться, при токах больше сотни ма, действительно, может сказаться.

Параметры вроде нет, работает до сих пор вот как 4 месяца по 1-2 часа в день. И до этого проекты работают без заметного снижения мощности уже как 2 года.



Если меандр то все равно какая частота, а вообще чем выше частота тем выше нагрев (это я вообше про полупроводники). Я работал с лазером у которого раб ток =167мА- все работает.

anton


В ВОЛС ток лазера меняется, соответственно и излучение.

DS


Интуитивно это понятно - лазер это все таки диод и имеет емкость. Естественно при изменении напряжения (включение от нулевого тока) эта емкость будет заряжаться. К сожалению про эту емкость ничего неизвестно. Приводят только емкость фотодиода обратной связи и все.
Каков хоть порядок емкости для маломощного непреывного лазера? (Мерить боюсь, один лазер уже "нагнулся").

ulia


Спасибо! Как я понял, при модуляции ток уменьшался до нуля?

Емкость тут не самое главное. Есть накопленный заряд - посмотрите на параметры обычного диода - его емкость может быть десяток пикофарад, а время выключения - микросекунда. И есть время разгона генерации света. Это свободные параметры лазерного диода, они не связаны с емкостью, один влияет на время выключения, другой - на включение.

Мерять емкость можно, только обязательно надо подать прямое смещение, чтобы ни в коем случае не произошла обратная поляризация диода на пике измеряющего синуса. Т.е если мост имеет тестовый синусоидальный сигнал в 150 мВ , то дайте лазеру 250мв прямого напряжения. Ну и конечно не мерять китайским тестером.
При модуляции ток уменьшают только до порогового (лазер продолжает светится как светодиод)

А вот интересно, отчего время разгона зависит? Извините, что вопрос по физике пп лазеров и твердому телу.

Вероятно, от заселённости "промежуточных" энергетических уровней. Если мы уменьшим ток до 0, то и населённость их будет ничтожно малой. А поддерживая его близко к критическому, сохраняем на этих уровнях довольно высокую заселённость носителями. Для начала резонансной генерации её требуется лишь немного повысить, увеличив ток.
Этот эффект, наверное, может иметь некую аналогию с диффузионной ёмкостью. Собственно, о ней также нельзя забывать (но тут всё от технологии изготовления кристалла зависит).

DS


На сколько я понимаю, время включения (выключения) определяется постоянной времени RC. Если внутреннее сопротивление диода велико, то даже небольшая емкость будет сильно сказываться. Но это все в режиме заряда от источника напряжения. Если источник тока, то на внутреннее сопротивление наплевать. В этом случае главное - емкость (для обычного диода).



Интересно узнать хотя бы порядок времени разгона?
Мне казалось, что емкость будет влиять и при включении лазера - надо время для ее заряда до напряжения зажигания лазера.
Даже без измерения можно оценить емкость в 100 пФ. Реально, думаю, меньше раза в два. При токе 50mA и изменении напряжения на 1В получается 2 нс. Т.е емкость перезарядить я успею (100 нс).

khach


Я знаю, что так делают при больших частотах модуляции - 3 ГГц. Вопрос был - можно ли при более низких частотах ( до 10МГц) гасить лазер до нуля?

У полупроводниковых диодов кроме RC есть еще временные характеристики, связанные с поведением носителей заряда в переходе. Они не имеют прямого отношения к емкости/сопротивлению, но определяют временные характеристики как обычного диода, так и лазерного.


Лазерные диоды, как и обычные диоды имеют самые разные "конструкции" переходов. Некоторые имеют большие времена включения- выключения, некоторые - меньшие. Так что возможность получения с лазерного диода 100 нс импульсов при полном отключении тока - вопрос к его производителям.


Время разгона зависит от момента возникновения инверсии населенности, это тоже должно определяться всякими подвижностями носителей, кроме оптических свойств кристалла. В такие далекие дебри я, честно говоря, не лез. Могу поискать в книжке.

Еще добавлю - на гигагерцовых частотах у лазера есть так называемая "частота релаксации", где можно относительно небольшой модуляцией тока получить почти 100 % модуляцию света.

Да.

Спасибо всем ответившим!
Как я понял - явного запрета уменьшение тока до нуля нет! Все зависит от конкретного кристалла. Параметры сообщаемые изготовителем очень скудные. Буду пробовать...