Драйвер для лазерного диода. Драйверы лазерных диодов: принцип работы, характеристики и применение

Что такое драйвер лазерного диода. Как работает источник тока для лазера. Какие основные компоненты входят в состав драйвера. Для чего нужны защитные функции в драйвере. Где применяются драйверы лазерных диодов.

Что такое драйвер лазерного диода и как он работает

Драйвер лазерного диода представляет собой электронное устройство, предназначенное для питания и управления работой лазерного диода. Основная задача драйвера — обеспечить стабильный ток через лазерный диод для его корректной и безопасной работы.

Ключевые компоненты драйвера лазерного диода:

• Источник тока — формирует ток заданной величины для питания лазерного диода
• Система управления — задает режим работы и контролирует параметры
• Схема защиты — предотвращает повреждение лазерного диода
• Блок питания — обеспечивает питание всех узлов драйвера

Принцип работы драйвера основан на поддержании заданного тока через лазерный диод путем регулирования выходного напряжения. Это позволяет обеспечить стабильную мощность излучения лазера.

Основные характеристики драйверов лазерных диодов

При выборе драйвера для конкретного лазерного диода необходимо учитывать следующие ключевые параметры:

• Максимальный выходной ток
• Диапазон регулировки тока
• Стабильность тока
• Уровень пульсаций выходного тока
• Быстродействие
• Возможности модуляции
• Наличие защитных функций

Важно, чтобы характеристики драйвера соответствовали параметрам используемого лазерного диода. Это обеспечит оптимальный режим работы и долгий срок службы лазера.

Режимы работы драйверов лазерных диодов

Современные драйверы лазерных диодов могут работать в нескольких основных режимах:

1. Режим постоянного тока — поддерживается заданный ток через лазерный диод
2. Режим постоянной мощности — регулируется ток для поддержания постоянной оптической мощности
3. Импульсный режим — формируются импульсы тока заданной длительности и частоты
4. Режим модуляции — ток изменяется по заданному закону для модуляции излучения

Выбор режима работы зависит от конкретного применения лазерного диода. Многие драйверы позволяют оперативно переключаться между режимами.

Защитные функции в драйверах лазерных диодов

Лазерные диоды чувствительны к различным воздействиям, поэтому в драйверах реализуется комплекс защитных функций:

• Ограничение максимального тока
• Защита от переполюсовки
• Защита от перенапряжения
• Защита от перегрева
• Плавный запуск
• Блокировка при открытии корпуса

Наличие этих функций позволяет предотвратить повреждение дорогостоящего лазерного диода из-за некорректной эксплуатации или аварийных ситуаций.

Применение драйверов лазерных диодов

Драйверы лазерных диодов широко используются в различных областях науки и техники:

• Телекоммуникации и волоконно-оптические линии связи
• Лазерная обработка материалов (резка, сварка, маркировка)
• Медицинское оборудование
• Измерительные приборы и системы
• Научные исследования
• Системы машинного зрения
• Лазерные проекторы и дисплеи

В каждом применении к драйверам предъявляются свои специфические требования по мощности, быстродействию, стабильности и другим параметрам.

Как выбрать подходящий драйвер лазерного диода

При выборе драйвера для конкретного лазерного диода необходимо учитывать следующие факторы:

1. Соответствие электрических параметров драйвера и лазерного диода
2. Требуемый режим работы (непрерывный, импульсный, модуляция)
3. Необходимая точность стабилизации тока/мощности
4. Требования по быстродействию
5. Наличие специальных функций (синхронизация, программное управление и т.д.)
6. Условия эксплуатации (температура, вибрации, пыль)

Правильный выбор драйвера обеспечит оптимальную работу лазерного диода и позволит реализовать все его возможности в конкретном применении.

Тенденции развития драйверов лазерных диодов

Основные направления совершенствования драйверов лазерных диодов:

• Повышение выходной мощности
• Улучшение стабильности тока и снижение шумов
• Увеличение быстродействия
• Расширение функциональных возможностей
• Миниатюризация
• Повышение энергоэффективности
• Интеграция с системами управления и обработки данных

Развитие технологий позволяет создавать все более совершенные драйверы, открывающие новые возможности применения лазерных диодов в различных областях.

Проект — DLM-DR. Универсальный лазерный драйвер

Универсальный драйвер лазерного диода, совмещающий в себе прецизионный источник тока и контроллер термоэлектрического модуля, охлаждающий лазерный диод.

СпецификацииОписаниеОпцииFAQСферы примененияВидео

Лазерный драйвер DLM-DR
Электрические характеристики		Примечания
Источник тока лазерного диода (ЛД)
Напряжение	до 10 В
Диапазон тока ЛД	0.1 – 10 A
Точность установки тока	0.01 A	0.1 A без использования программы
Шум тока ЛД	< 20 мА СКЗ
Точность измерения тока	0.05 A	0.1 A без использования программы
Контроллер термоэлектрического модуля (ТЭМ)
Максимальный ток ТЭМ	10 A
Температурная стабильность ТЭМ, 1 ч.	0.1 °C
Тип датчика контроллера ТЭМ	Термистор, линейный	только NTC 10K
Встроенные защиты
Минимальное время нарастания тока ЛД	10 мс	настройка при помощи ПО. Максимальное время не ограничено
Настраиваемые пределы по току ЛД	есть	настройка при помощи ПО
Защита от переходных процессов	есть
Защита от низкого напряжения ЛД	есть
Защита от перенапряжения ЛД	есть	настройка при помощи ПО
Защита от перенапряжения ТЭМ	есть	настройка при помощи ПО
Защита от превышения тока ТЭМ	есть	настройка при помощи ПО
Защита от перегрева ТЭМ	есть	настройка при помощи ПО
Блокировка при отключении чиллера	есть	кабель нестандартной длины – по запросу
Размеры (Д x Ш x В), разъемы
Блок драйвера	290 x 200 x 80 мм
Длина кабеля до ЛД	1. 8 м	кабель нестандартной длины – по запросу
Интерфейс для подключения к ПК	USB
Охлаждение
Максимальное рассеиваемое тепло	20 Вт
Требования к электропитанию и помещению
Температура воздуха	15 – 30 °C
Относительная влажность	< 80%, без образования конденсата
Питание	однофазное; 100 – 240 В AC; 50/60 Гц
Потребление	< 200 Вт

Стандартные опции, поставляемые с драйвером DLM-DR:

— Пакет сервисных утилит
— Программное обеспечение (ПО) для управления блоком при помощи ПК Windows
— Примеры исходного кода, набор средств разработки приложений (SDK) (по запросу)

DLM-DR является компактным универсальным драйвером лазерного диода, совмещающим в себе прецизионный источник тока и контроллер термоэлектрического модуля, охлаждающего лазерный диод. Драйвер предназначен для работы в режиме стабилизации тока лазерного диода вблизи произвольного значения в диапазоне от 100 мА до 10 А. Это позволяет использовать драйвер с диодами, имеющими на своём выходе десятки ватт оптической мощности, в том числе диодами, требующими напряжения питания вплоть до 10 В. Устройство оснащено разветвлённой системой защиты питаемого диода, в том числе: от перенапряжения, перегрева, импульсных помех, подачи на диод и термоэлектрический модуль величины тока, выходящей за заданные пользователем пределы, а также схему «плавного пуска» с настраиваемыми параметрами и схему интеграции с внешней системой охлаждения (чиллером) с соответствующей блокировкой.

Драйвер может управляться как непосредственно при помощи сенсорного экрана и пары кнопок, расположенных на лицевой панели корпуса, так и удалённо, при помощи компьютера под управлением операционной системой Windows и специального программного обеспечения. Программное обеспечение предоставляет доступ к расширенным настройкам устройства, позволяет пользователю задать такие параметры работы диода, как:

— напряжение питания диода

— температура диода

— параметры для обратной связи по температуре диода

— предельно допустимые величины тока через диод и термоэлектрический модуль

— скорость выхода тока питания диода на заданное значение

Устройство предусматривает два равноценных, независимо программируемых режима работы (например, «юстировочный» и «основной»), переключение между которыми в дальнейшем возможно при помощи сенсорного экрана на передней панели устройства.

Драйвер может поставляться в OEM-исполнении, в комплект которого включается опциональный SDK для разработки сторонних программ управления устройством, а также набор утилит для настройки и отладки прибора.

Версия драйвера без контроллера термоэлектрического модуля.

Набор средств для разработки приложений (SDK) для управления драйвером и примеры реализации исходного кода.

Кабель блокировки при аварийной остановке системы охлаждения (чиллера), имеющий нестандартную длину и/или цоколёвку.

Соединительный кабель нестандартной длины.

Корпус-держатель лазерного диода с водяным или термоэлектрическим охлаждением.

Также рекомендуем

Новости

28.07.2020

Наша команда инженеров нарастила выходную мощность лазеров серии TiF-100 до более чем 3 Ватт на 800 нм, 80 МГц при длительности импульса менее 100 фс. Диапазон перестройки такой системы был расширен до 720-950 нм, по запросу также возможен более длинноволновый диапазон 850-1040 нм. В систему интегрирован высокомощный малошумящий лазер накачки. Такая система хорошо подойдет для самых требовательных […]

02.09.2019

Инженерами нашей компании и сотрудниками Института синхротронных исследований в Ереване (CANDLE) была произведена установка и наладка фемтосекундного титан-сапфирового осциллятора TiF-100ST-F6 со встроенным лазером накачки и блоком фазовой привязки частоты следования импульсов лазера к опорному РЧ сигналу ALock. Установка была разработана и внедрена в производство благодаря совместному российско-армянскому проекту, поддержанному Фондом содействия развитию малых форм предприятий в […]

Видео

Высокие токи диода с ультракороткими импульсами, генерируемые высокопроизводительным драйвером лазерного диода

Керстен Штёбе, MESSTEC Power Converter, www. powerconverter.eu

 

Для многих прикладных лазерных приложений, таких как маркировка, аддитивные технологии, обработка материалов, научные исследования и т.д. [1] требуется лазерное излучение с короткими импульсами, генерируемое диодами с использованием высоких токов. Для этих условий часто требуются диодные токи от 100 А до 200 А и более с длительностью времени нарастания импульса 20 – 50 нс. Кроме того, импульсы должны иметь четкую прямоугольную форму с коротким временем нарастания импульса, крутым передним фронтом импульса, без выбросов или пульсаций. В данной статье обсуждаются физические ограничения на получение таких форм тока и объясняются технические решения, реализуемые с помощью драйверов лазерных диодов. Такие драйверы обеспечивают работу лазерных диодов с высокими токами в режиме сверхкоротких импульсов излучения.

 

На рис. 1 представлена принципиальная схема источника питания S1, высокопроизводительного диодного драйвера (модулятора) M1 и лазерного диода D1.

 

Рис. 1: Принципиальная схема электрических соединений

 

Над пороговой точкой оптическая мощность увеличивается в основном пропорционально току через лазерный диод. Только при использовании реального источника тока ток диода и его оптическая мощность могут регулироваться максимально точно [2]. Измененные стандартные источники напряжения никогда не смогут управлять током диода должным образом, и обладают риском возникновения высоких пиков тока, которые разрушают лазерный диод. Прямой источник тока имеет изначальное преимущество, состоящее в том, что выходное напряжение драйвера автоматически адаптируется к напряжению диода.

Поэтому все следующие объяснения, приведенные в данной статье, относятся к драйверам, представляющим собой прямые источники тока.

 

 

 

Рис. 2: Высокопроизводительный диодный драйвер

 

Самое большое физическое ограничение, накладываемое на длительность быстрого времени нарастания импульса

 

Следующая формула показывает расчет индуктивности для двух параллельных кабелей [4]:

 

 

Показано, что индуктивность в основном растет в  зависимости от увеличения длины кабелей (l) и расстояния между кабелями (d).

Чтобы снизить величину этой индуктивности, нужно стремиться сделать расстояние между драйвером и диодом минимальным. Это означает, что диод должен быть вмонтирован непосредственно в драйвер. Кроме того, кабели должны быть заменены параллельными проводящими пластинами, расположенными как можно ближе, и размещены таким способом, чтобы индуктивность была компенсирующей.

 

Быстрое управление током диода требуется для сверхкороткой длительности времени нарастания импульса 20 – 50 нс, а также для высоких частот до 30 МГц или для быстрого чередования пиков. Другим требованием является четкая форма сигнала без выбросов за пределы пика, которые могут разрушить лазерный диод. Сверхбыстрые импульсы используются, например, для медицинского оборудования.

Лучшая техническая реализация для точного управления током – сверхбыстрая аналоговая схема без микропроцессора в контуре управления, который обладает недостатком в виде задержек, вызванных временем внутреннего цикла, и колебаниями задержки.

 

Высокоточное управление тока диода необходимо для преобразования входного сигнала в точный ток диода, а также для быстрой компенсации пульсаций.

Также для этого требования предпочтительней использовать аналоговый контроллер с высокоточными электронными компонентами, потому что именно так можно избежать ограничений, вызванных цифровым битовым разрешением аналоговых/цифровых конвертеров. Кроме того, оптимизированное расположение разводки на  печатной плате защищает от помех и отклонений сверхбыстрых электронных сигналов.

 

Высокие токи диода с сверхкороткими импульсами >200 А могут быть сгенерированы специальными мощными транзисторами с быстрым временем переключения, низким внутренним сопротивлением, хорошим лавинными характеристиками и хорошей теплоотдачей. Высокие токи с ультракороткими импульсами требуются, например, для обработки материалов.

 

Емкости на выходной стороне драйвера могут вызвать энергетические пики, которые возникают, например, в случае дефекта единственного диода в диодном блоке, или если диод был отключен и подключен к драйверу снова. Эти энергетические пики повреждают лазерный диод. Чтобы поддерживать неизменный ток диода, присутствие емкости на выходной стороне драйвера не допускаются.

 

Другим физическим ограничением является поверхностный эффект (скин-эффект) [5], который является контрпродуктивным, особенно для высоких токов. Постоянный или переменный ток с низкими частотами использует все поперечное сечение провода. Однако из-за скин-эффекта электроны проводимости при высокочастотных токах локализуются в приповерхностном слое проводника. Поэтому вся площадь поперечного сечения не используется для всего тока диода, а только площадь поверхности проводника, что приводит к более высокому омическому сопротивлению.

Требуемые прямоугольные сигналы для импульсов являются причиной этого эффекта. Согласно анализу Фурье, эти сигналы состоят из наложения многих высокочастотных гармонических синусоидальных волн.

 

 

 

Рис. 3: Гармонические синусоидальные волны

 

Это дополнительное омическое сопротивление зависит от частоты; например, глубина скин тока с частотой 10 МГц всего 21 мкм.         

Поэтому должны использоваться плоские металлические пластины (полосковые линии) [6] со специальным покрытием для достижения более высокого поверхностного поперечного сечения для прохождения электрического тока.

 

При более детальном рассмотрении также наблюдается индуктивность и емкость в лазерном диоде, вызванная внутренней электропроводкой и сборкой диодных компонентов, а также индуктивность и емкость в соединении между драйвером и лазерным диодом.

Эти физические эффекты влияют на режим управления током диода. Поэтому в сочетании с параметром управления драйвера, существует высокий риск того, что вся система «высокопроизводительный диодный драйвер — лазерный диод» будет демонстрировать серьезные колебания, которые могут повредить драйвер и / или лазерный диод. Следующие данные показывают чистый, не зашумлённый сигнал и выходной сигнал с колебаниями. 

 

 

 

Рис. 4: Чистый сигнал

Рис. 5: Сигнал с колебаниями

 

Поэтому контур управления высокопроизводительных диодных драйверов должен быть адаптирован и оптимизирован к ситуации с индуктивной и емкостной нагрузкой.

 

Эта адаптация и оптимизация осуществляется в два этапа. На первом этапе должно быть оптимизировано короткое механическое соединение согласно вышеупомянутым описанным мерам. Далее, на втором шаге необходимо адаптировать параметры управления, такие как P- компоненты и I-компоненты, к характеристикам управления всей системы “высокопроизводительный диодный драйвер — лазерный диод”. Цель – добиться сверхбыстрых динамических характеристик с сверхкороткой длительностью времени нарастания и среза импульса, крутым передним и задним фронтом импульса, а также с предотвращением выбросов.

 

Индуктивность и омические сопротивления длинных кабелей питания между источником питания S1 и драйвером M1 (см. рис. 1) могут привести к пробоям напряжения на входной стороне драйвера во время высоко-энергетических импульсов или высокоскоростной модуляции. Необходимо дополнительно рассматривать эти характеристики для оценки переменного/постоянного тока источника питания S1. 

Кроме кабелей с большим поперечным сечением, буферный конденсатор с дополнительной внешней емкостью С_EXTобеспечивает энергию кратковременного действия.

 

На Рис. 6 и Рис. 7 показаны целые установки, состоящие из лазерного диода, высокопроизводительного диодного драйвера и буферного конденсатора, полностью собранного на теплоотводе.

 

 

 

 

Рис. 6:

Установка с буферным конденсатором

и диодом DILAS 

 

Рис. 7: 

 Установка с диодом BWT

Пульсация в токе диода будет преобразована в пульсацию излучения лазерного света. Это нежелательный эффект, который отрицательно сказывается на лазерной генерации. Стандартные драйверы вызывают переменный выходной сигнал на вершине тока диода из-за внутренней технологии коммутируемого режима. Напротив, драйверы на основе технологии линейного контроллера тока не имеют этого эффекта. Входной сигнал управления точно преобразовывается в выходной ток без сбоев и изменений.

 

К сожалению, недостаток линейных контроллеров тока состоит в большем рассеянии мощности. Но для коротких импульсов с низким рабочим циклом этим рассеянием мощности можно управлять.

 

Формула для коротких импульсов с рабочим циклом, см. рис. 1:

 

P_v <= (U₂ – U₃) x I₂ х рабочий цикл

 

Пример:

P_v <= (12В– 9В) x 200A x 0. 05 = 30Вт

 

Механически шлифованная порошком тонкого помола и полированная пластина, используемая в драйвере в сочетании с термопастой и теплоотводом, сделанная из меди, гарантирует достаточную теплопередачу от диодного драйвера к теплоотводу, который охлаждается воздухом или водой.

 

Следуя вышеупомянутым описанным принципам и правильной электронной конструкцией, могут быть выполнены следующие технические требования:

• Драйверу не нужен вентилятор. Вентиляторы являются дополнительным источником шума и часто имеют низкую надежность.
• Габаритные размеры драйвера являются малыми (приблизительно 100 мм x 60 мм x 20 мм), как и вес (приблизительно 250 г), так, что драйвер может быть смонтирован непосредственно на диоде даже в движущейся лазерной головке.
• Драйвер имеет два перекрывающихся входа установки и один потенциометр BIAS так, чтобы обеспечить возможность непрерывной, импульсной работы, модуляции или любых смешанных сигналов с произвольными кривыми.
• Высокопроизводительная точная аналоговая электронная схема позволяет контролировать фактический ток диода в режиме реального времени.

 

В следующей таблице представлены основные модели высокопроизводительных диодных драйверов

 

1) макс. ток, доступны модели с меньшим током

2) зависит от лазерного диода и конфигурации системы «высокопроизводительный диодный драйвер – лазерный диод», упомянутая длительность времени нарастания импульса и частота могут варьироваться в большую и меньшую сторону, соответственно

 

Рис. 8: Основные модели высокопроизводительных драйверов

 

Компания «MESSTECPowerConverter» разработала высокопроизводительные драйверы лазерного диода, в которых интегрированы лучшие технические решения и описанные выше преимущества. Они могут работать в непрерывном, модулируемом или импульсном режиме с любыми произвольными кривыми и могут использоваться в сочетании с лазерными диодами любых производителей. 

MESSTEC также поставляет полные установки и электромеханические модули с диодным драйвером, лазерным диодом, теплоотводом и оптимизированным контуром управления.

 

Список отраслей, в которых используются драйверы компании MESSTEC:

• Аддитивные технологии
• Обработка сапфирового стекла
• Железнодорожная отрасль
• Полиграфия
• Маркировка, гравировка, штампы
• Производство печатных плат
• Нагревание материалов
• Поверхностная обработка
• Медицинские устройства
• Накачка для твердотельных лазеров с диодной накачкой
• Нано-обработка
• Ультрабыстрая пульсация
• Сварка пластмасс
• Военная промышленность
• Технология безопасности
• Научно-исследовательские институты
• Университеты

 

Ссылки

 

1. Sugioka, Koji, и Ya Cheng. «Ультрабыстрые надежные лазерами инструменты для усовершенствованной обработки материалов». Light: Science & Applications 3.4 (2014): e149.

2.   Schubert, E. Fred. Светодиоды. E. Fred Schubert, 2018.

3.   Mead, C. «Фундаментальные ограничения в микроэлектронике-I. Технологии МОS». Solid State Electronics 15 (1972): 819-829.

4. Deyo, Eric. «Метод для вычисления индуктивности в системах параллельных проводов». arXivpreprintarXiv:1612.02471 (2016).

5. Dyson, Freeman J. «Резонансное поглощение спинов электронов в металлах. II. Теория электронной диффузии и поверхностного эффекта». PhysicalReview 98.2 (1955): 349.

6. Scogna, A. Ciccomancini и M. Schauer. «Имитационная модель полосковых линий с клиновидным поперечным сечением и профилем поверхности проводника». ElectromagneticCompatibility, 2007. EMC 2007. IEEE Международный Симпозиум по. IEEE, 2007.

 

Messtec Power Converter (Германия)

www.powerconverter.eu

 

 

Производитель драйверов для лазерных диодов с более 25-летним опытом работы. Компания имеет собственный завод с полным циклом производства, на котором осуществляется электронное и механическое производство компонентов, а также сборка и тестирование устройств и модулей. Ассортимент продукции включает в себя готовые устройства, блоки питания, системы охлаждения, панели управления.

 

Компания ОЭС «Спецпоставка» представляет весь спектр продукции MESSTEC силовой преобразователь на территории РФ и предлагает наиболее выгодные условия поставки продукции, полную техническую поддержку, а также поставку образцов.

ДРАЙВЕР ЛАЗЕРНОГО ДИОДА ОСНОВЫ – Wavelength Electronics

Что такое драйвер лазерного диода?

В наиболее идеальной форме это источник постоянного тока, линейный, бесшумный и точный, который подает на лазерный диод именно такой ток, который необходим для его работы в конкретном приложении. Пользователь выбирает, поддерживать постоянный ток лазерного диода или фотодиода и на каком уровне. Затем система управления подает ток на лазерный диод безопасно и на соответствующем уровне. На блок-схеме на рис. 1 показан очень простой драйвер лазерного диода (иногда известный как источник питания лазерного диода). Каждый символ определен в таблице ниже. Каждый раздел подробно описан ниже. Драйверы лазерных диодов сильно различаются по набору функций и производительности. Эта блок-схема представляет собой репрезентативный образец, предназначенный для ознакомления пользователей с терминологией и основными элементами, а не для исчерпывающей оценки того, что доступно на рынке.

Рис. 1. Схема драйвера лазерного диода

Источник тока лазерного диода:  Одной из ключевых частей драйвера лазерного диода является регулируемый источник тока. Его также можно назвать выходным каскадом. Эта секция соответствует секции Control System, управляя током лазерного диода. На блок-схеме лазерный диод находится между напряжением питания и источником тока. Другие драйверы лазерных диодов помещают лазерный диод между источником тока и землей. В зависимости от конфигурации лазерного диода и заземления один подход может быть лучше другого. Это раздел, в котором пользователь подключает лазерный диод и/или фотодиод к схеме.

Система управления:  Вводимые пользователем данные включают уставку ограничения (с точки зрения максимального тока лазерного диода, допустимого для лазерного диода), рабочую уставку и то, является ли управляющая переменная током лазерного диода или током фотодиода. Кроме того, если требуется удаленная уставка, обычно доступен вход аналоговой модуляции.

• Уставка:  Это аналоговое напряжение в системе. Он может быть создан комбинацией встроенной регулировки и входа модуляции. В некоторых случаях вход модуляции суммируется со встроенными настройками. В других случаях он вычитается из встроенной настройки.
• Генерация ошибки:  Чтобы узнать, как работает система, фактический уровень тока сравнивается с заданным уровнем тока. Эти два напряжения вычитаются, и результат называется «Ошибка». В случае драйвера лазерного диода фактический уровень тока может исходить либо от лазерного диода, либо от фотодиода. Если в качестве обратной связи используется ток лазерного диода, система управления будет использовать сигнал ошибки от тока лазерного диода. Выход регулируемого источника тока не изменится. Это называется режимом постоянного тока. Если в качестве обратной связи используется ток фотодиода, система управления будет пытаться поддерживать постоянный ток фотодиода (и, соответственно, оптическую мощность лазерного диода). Выход регулируемого источника тока БУДЕТ изменяться, чтобы поддерживать уровень оптической мощности одинаковым. Это называется режимом постоянной мощности.
• Функция управления: Преобразует сигнал ошибки в управляющий сигнал для лазерного диодного источника тока. Это не то же самое для режима постоянной мощности или постоянного тока.
• Цепь ограничения:  Один из способов повредить лазерный диод — пропустить через него слишком большой ток. Каждое техническое описание лазерного диода указывает максимальный рабочий ток. Превышение этого тока повредит лазерный диод. Во избежание этого в блок питания лазерного диода включена ограничительная цепь. Пользователь определяет максимальное значение, и выходной ток не превышает этот уровень. Некоторые схемы ограничения ограничивают ток на максимальном уровне и продолжают работать. Схема активного ограничения тока отключает ток драйвера лазерного диода.
• Защитные функции:  В разных драйверах лазерных диодов они сильно различаются. Во всем мире правительственные постановления требуют несколько основных элементов для более мощных лазерных систем. Во-первых, должна быть временная задержка между подачей электроэнергии и генерацией. Во-вторых, должен быть способ блокировки защитных корпусов или входных дверей, чтобы при открытии корпуса или двери лазер выключался. Лазерные диоды чувствительны к тепловому удару, поэтому обычно в них встроена схема медленного пуска. Для драйверов с питанием от постоянного тока отключение выхода при падении напряжения и угрозе целостности управления называется защитой от понижения напряжения. Другая ценная функция может защитить лазерный диод от ударов электростатическим разрядом или переходных процессов от источника питания.
• Питание:  На управляющую электронику и источник тока должно быть подано питание. Это может быть источник питания постоянного тока (некоторые драйверы используют входы с одним источником питания, другие используют два источника питания) или входной разъем переменного тока и кабель. В некоторых случаях, когда для лазерного диода требуется более высокое напряжение, могут быть доступны отдельные входы питания постоянного тока для питания управляющей электроники от источника с низким напряжением +5 В, а для лазерного диода — от источника с более высоким напряжением.

В чем разница между прибором, модулем и компонентом?

Обычно цена, набор функций и размер. Инструмент обычно имеет переднюю панель с ручками и кнопками регулировки и некоторой формой дисплея для отслеживания работы лазерного диода. Все это можно автоматизировать с помощью компьютерного управления через USB, RS-232, RS-485 или GPIB. Инструмент обычно питается от источника переменного, а не постоянного тока. По нашему определению, модуль не включает в себя дисплей или блок питания и имеет минимально необходимые настройки. Для контроля состояния внешний вольтметр измеряет напряжение, а в техническом описании модуля предусмотрена передаточная функция для преобразования напряжения в фактический ток лазерного диода или фотодиода. Компонент дополнительно разбирается без движущихся частей. Внешние резисторы или конденсаторы задают рабочие параметры. Функции безопасности являются общими для всех трех форм. Обычно модули могут располагаться на столе или интегрироваться в систему с помощью кабелей. Компоненты монтируются непосредственно на печатную плату (PCB) с помощью контактов для сквозного или поверхностного монтажа (SMT). Два ряда контактов называются корпусом DIP (двойной ряд), а один ряд контактов называется корпусом SIP (один ряд).

Различные готовые контроллеры доступны как в приборных, так и в комплектациях OEM. Некоторые производители стирают границы, например, предлагая USB-управление компонентами в виде мини-приборов.

Упаковка компонентов и модулей включает надлежащий теплоотвод элементов схемы (или руководство по теплоотводу устройства) и обычно включает в себя соответствующие кабели для лазерного диода и источника питания. Инструменты снабжены шнуром питания, и доступ пользователя внутрь корпуса не требуется.

Пороговый ток: Спецификация лазерного диода. При этом ток излучения меняется от спонтанного (светодиодного) к стимулированному и когерентному свету. Это значение зависит от типа лазерного диода и температуры корпуса лазерного диода. Telcordia предлагает четыре метода определения порогового тока в SR-TSY-001369.

Прямой ток: Спецификация лазерного диода. Оптическая мощность создается током, протекающим через лазерный диод. Как только ток превышает пороговое значение, прямой ток и оптическая мощность становятся прямо пропорциональными. Отношения обычно задаются графиком.

Прямое напряжение: Спецификация лазерного диода. Прямое напряжение изменяется по мере изменения прямого тока, подобно кривой диода. Прямое напряжение используется для определения минимального уровня входной мощности постоянного тока для модуля или компонента, достаточного для управления лазерным диодом. Он также используется для определения того, как мощность рассеивается в нагрузке по сравнению с самим драйвером.

Режим постоянного тока:  Обратной связью, управляющей источником тока, является фактический ток через лазерный диод.

Режим постоянной мощности:  Обратной связью, управляющей источником тока, является фактический ток, протекающий через фотодетектор.

Ширина полосы модуляции:  Это можно указать для синусоидальной или прямоугольной волны. Обычно это частота, при которой входной сигнал вдвое меньше исходного сигнала (точка 3 дБ).

Глубина модуляции:  Указывается в процентах. 100% глубина модуляции означает, что максимальный размах сигнала, разрешенный на входе аналоговой модуляции, повторяется на выходном токе без искажений. Глубина модуляции уменьшается с увеличением частоты.

Отключить:  Когда выходной ток отключен, все механизмы безопасности обычно устанавливаются в исходное состояние при включении питания, и на лазерный диод подается только остаточный ток утечки.

Ток утечки:  В идеале, когда драйвер лазерного диода выключен, ток через диод не протекает. На практике питание не отключается, а отключается лазерный диод. Схема отключает систему управления, а не источник тока. Небольшое количество тока все еще может протекать через диод. Если защита от электростатического разряда включена параллельно диоду, весь остаточный ток должен шунтировать диод, когда источник тока отключен. Лазерные диоды обычно не подлежат горячей замене. Извлекайте лазерный диод только тогда, когда все питание системы отключено, соблюдая соответствующие меры предосторожности от электростатического разряда.

ESD:  Электростатический разряд. Наиболее распространенным примером электростатического разряда является «удар», который ощущается при переходе по ковру и прикосновении к металлической дверной ручке. Лазерные диоды чувствительны к электростатическому разряду. Разряда, который человек не чувствует, все же достаточно, чтобы повредить лазерный диод. При работе с лазерным диодом или другим электронным оборудованием, чувствительным к электростатическому разряду, следует соблюдать соответствующие меры предосторожности в отношении электростатического разряда.

DVM:  Цифровой вольтметр, измеритель напряжения.

Амперметр:  Счетчик, который контролирует ток.

Внутреннее рассеивание мощности:  В линейном источнике тока часть мощности, подаваемой источником питания, направляется на лазерный диод, а часть используется в драйвере лазерного диода. Максимальное рассеивание внутренней мощности драйвера — это предел, выше которого возможно тепловое повреждение внутренних электронных компонентов. Проектирование системы лазерных диодов включает в себя выбор напряжения питания. Если для питания диода, прямое напряжение которого равно 2 В, выбрано питание 28 В, на драйвере лазерного диода будет падать напряжение 26 В. Если драйвер работает на 1 ампер, внутренняя рассеиваемая мощность будет V * I или 26 * 1 = 26 Вт. Если внутренняя спецификация рассеиваемой мощности равна 9Вт, компоненты источника тока перегреются и выйдут из строя. Wavelength предоставляет онлайн-калькуляторы безопасной рабочей зоны для всех компонентов и модулей, чтобы упростить выбор конструкции.

Соответствие напряжения: Источник тока имеет соответствующее падение напряжения на нем. Напряжение соответствия — это напряжение источника питания за вычетом этого внутреннего падения напряжения. Это максимальное напряжение, которое может быть подано на лазерный диод. Обычно указывается при полном токе.

Предел тока:  В техническом описании лазерного диода максимальный прямой пиковый ток будет указан при температуре окружающей среды. При превышении этого тока лазерный диод будет поврежден. При более высоких температурах это максимальное значение будет уменьшаться. Ограничение по току — это максимальный ток, который может обеспечить источник тока. Активный предел тока инициирует систему управления для отключения тока, если предел тока превышен. Ограничение по току может быть установлено ниже максимального тока лазерного диода и использоваться как инструмент для минимизации внутреннего рассеивания мощности драйвера лазерного диода.

Нагрузка:  Для драйвера лазерного диода нагрузка состоит из лазерного диода и/или фотодиода.

IMON:  Это аналоговое напряжение, пропорциональное току лазерного диода. Передаточные функции указаны в технических описаниях отдельных драйверов.

PMON:  Это аналоговое напряжение, пропорциональное току фотодиода. Передаточные функции указаны в технических описаниях отдельных драйверов.

RPD:  Это общий термин, используемый для обозначения резистора, включенного последовательно с фотодиодом. Измерьте напряжение на этом резисторе, чтобы определить ток фотодиода. [Закон Ома: V = I * R].

VSET:  Это общий термин, используемый для обозначения входного сигнала аналоговой модуляции. V указывает на сигнал напряжения, а SET указывает на его назначение: уставка системы управления. Его также можно назвать MOD или MOD IN.

Каковы типичные спецификации и как их интерпретировать для моего приложения?

В настоящее время каждый производитель проводит собственное тестирование, стандарт для измерения отсутствует. Как только вы определили решение для своего приложения, очень важно протестировать продукт в вашем приложении, чтобы проверить его работу. Вот некоторые из определений, которые использует длина волны, и как интерпретировать спецификации в вашем проекте.

Входное сопротивление:  Указано для аналоговых входов напряжения, таких как VSET или MOD IN. На более высоких частотах имеет значение относительное значение импеданса источника и импеданса входного контакта. Напряжение сигнала модуляции может быть уменьшено, если значения не совпадают. Доля сигнала, отраженного на интерфейсе, определяется как:

(ZL – ZS)/(ZL + ZS), где ZL – импеданс входного контакта, а ZS – импеданс источника.

Шум:  Для драйвера лазерного диода шум выходного тока обычно указывается одним числом в микроамперах. Более правильным представлением шума является мА/√Гц или текущий шум в заданной полосе пропускания.

Полоса пропускания:  Указано для синусоиды. Где амплитуда синусоиды от пика до пика составляет половину амплитуды входного сигнала на входе аналоговой модуляции (точка 3 дБ).

Время нарастания:  После начальной задержки и последовательности медленного запуска, если на вход аналоговой модуляции подается прямоугольная волна, источник тока быстро отреагирует на ее изменение. Это также можно назвать временем включения.

Время падения:  Если источник тока отключен, уровень тока через диод упадет до остаточного уровня в течение этого времени. Это также можно назвать временем ВЫКЛ.

Глубина модуляции:  Отклик источника тока будет меняться по мере увеличения частоты модуляции. На низких частотах может подаваться полный сигнал «rail-to-rail», и источник тока будет точно следовать за ним. Это 100% глубина модуляции. На более высоких частотах значения размаха больше не будут доходить до рельса. В 90% глубины модуляции, размах входного сигнала 5 В приведет к размаху 4,5 В в IMON.

Диапазон рабочих температур: Электроника предназначена для правильной работы в указанном диапазоне температур. За пределами минимальной и максимальной температуры может произойти повреждение или измениться поведение. Рабочий диапазон, указанный для длины волны, связан со спецификацией максимального внутреннего рассеивания мощности. При температуре окружающей среды выше определенной (обычно 35°C или 50°C) максимальное внутреннее рассеивание мощности уменьшается до нуля при максимальной рабочей температуре.

Диапазон рабочего напряжения:  В некоторых драйверах лазерных диодов могут использоваться два входных напряжения: одно для питания управляющей электроники (VDD), а другое для обеспечения более высокого напряжения согласования с лазерным диодом (VS). Обычно управляющая электроника работает при более низких напряжениях: от 3,3 до 5,5 В. Превышение этого напряжения может привести к повреждению элементов в секциях управления или питания. Источник тока (или выходной каскад) рассчитан на более высокие напряжения (например, 30 В с семейством драйверов лазерных диодов PLD). Эту спецификацию необходимо рассматривать в сочетании с током привода и мощностью, подаваемой на нагрузку, чтобы убедиться, что конструкция не превышает спецификацию максимального внутреннего рассеивания мощности. Например, PLD5000 рассчитан на работу с током до 5 А при входном напряжении 30 В. Его максимальная внутренняя рассеиваемая мощность составляет 15 Вт. Если 28 В используется для питания лазерного диода, на котором падает 2 В, на PLD5000 падает 26 В. При напряжении 26 В максимальный ток в пределах безопасного рабочего диапазона составляет менее 15/26 или 0,576 Ампер. Подача большего тока приведет к перегреву компонентов выходного каскада и потенциально необратимому повреждению драйвера.

Контрольная и фактическая точность:  Сигналы IMON и PMON представляют собой аналоговые напряжения, пропорциональные току лазерного диода и току фотодиода соответственно. Точность фактических токов по отношению к измеренным значениям указана в спецификациях отдельных драйверов. Wavelength использует откалиброванное, прослеживаемое NIST оборудование для обеспечения этой точности.

Отдельные заземления монитора и питания:  Одно заземление высокой мощности предназначено для подключения к источнику питания любого драйвера лазерного диода. Несколько слаботочных заземлений расположены среди сигналов монитора, чтобы свести к минимуму смещения и неточности. Несмотря на то, что сильноточные и слаботочные заземления соединены внутри, для достижения наилучших результатов используйте слаботочные заземления с любым монитором.

Линейные или импульсные источники питания для компонентов и модулей:  Линейные источники питания относительно неэффективны и имеют большие размеры по сравнению с импульсными источниками питания. При этом они малошумные. Если шум критичен для вашей системы, вы можете попробовать импульсный источник питания, чтобы увидеть, влияет ли частота переключения на производительность где-либо в системе.

Типы лазерных диодов:

Длина волны определяет три различных конфигурации выводов лазерного диода/фотодиода. Некоторые драйверы лазерных диодов являются универсальными, в то время как другие предназначены только для подключения лазерного диода. Они четко указаны в описании каждого драйвера лазерного диода.

Заземление модулей и компонентов:

Некоторые корпуса лазерных диодов закорачивают любой контакт лазерного диода на корпус, который может соединять контакт с заземлением через системное оборудование. Особое внимание к деталям заземления обеспечит безопасную эксплуатацию. В следующих определениях и параметрах предполагается, что заземление источника питания является плавающим или изолированным от заземления:

Кроме того, при объединении драйвера лазерного диода с регулятором температуры может потребоваться использование отдельных источников питания. Если TEC или термистор подключены к лазерному диоду, вам может потребоваться разделить заземление, используя источник питания для каждого контроллера и позволяя каждому источнику питания работать независимо от другого.

Wavelength разрабатывает драйверы лазерных диодов и производит их на предприятии в Бозмане, штат Монтана, США. Чтобы просмотреть список текущих вариантов драйверов лазерных диодов, нажмите здесь.

Полезные сайты:

Что такое лазерный диод?

Безопасность лазерных диодов

Веб-сайт CDRH

Внешние ссылки приведены для справочных целей. Wavelength Electronics не несет ответственности за содержание внешних сайтов.

Драйверы лазерных диодов

| Драйверы средней и высокой мощности

org/BreadcrumbList»>
1. Дом
2. Категории
3. Драйверы лазерных диодов

Лазерные драйверы для ЧПУ и специализированных лазерных систем. Драйверы для лазерных диодов делятся на две основные категории: драйверы лазерных диодов средней мощности и драйверы лазерных диодов высокой мощности. Наше стандартное предложение включает в себя драйверы лазерных диодов в диапазоне тока от 1 А до 60 А и допустимом напряжении в диапазоне от 12 В до 48 В. Характеристики включают аналоговую полосу пропускания 100 кГц (-10 дБ, прямоугольная волна), регулировку тока поворотного потенциометра, смещение (смещение) для компенсации поведения порога, настроек ограничения тока, защиты от переходных процессов и электростатического разряда, компактных размеров, простоты монтажа и теплоотвода, а также встроенных контроллеров TEC. Мы можем создавать лазерные контроллеры с нуля или модифицировать готовые конструкции в соответствии с требованиями заказчика.

Подкатегории

Продукты

Показать список продуктов как:

Список Сетка

Сортировать по: —Цена: Сначала самая низкая Цена: Сначала самая высокая Название продукта: от A до Z Название продукта: от Z до AВ наличииСсылка: Сначала самая низкаяСсылка: Сначала самая высокая

Показаны 1 — 12 из 12 элементов

• 499,00 долларов США В наличии

  Драйвер лазерного диода HPLDD-5A-48V

  Одноканальный 5 А, 12–48 В, 50 кГц высоковольтный и мощный драйвер лазерного диода. Драйвер имеет два независимых ввода питания для логической и лазерно-диодной части драйвера, что позволяет подобрать соответствующий блок питания для диодной линейки. Два потенциометра позволяют установить максимальное …

  В наличии

• 127,00 долларов США В наличии

  Драйвер лазерного диода LPLDD-10A-24V-PID-H

  Одноканальный драйвер лазерного диода 10 А, 3–24 В со схемой цифрового регулятора температуры и анодированным радиатором. Правильный размер радиатора позволяет драйверу хорошо работать с мощностью до 10 Вт, рассеиваемой на силовом транзисторе. Регулятор температуры использует…

  В наличии

• $99.00 В наличии

  Драйвер лазерного диода LPLDD-5A-16V-3CH

  Этот трехканальный драйвер лазерного диода 5 А, 7-16 В основан на LPLDD-5A-12V и обеспечивает все параметры своей базовой версии. Правильная конструкция позволяет легко установить драйвер с помощью отверстий силового транзистора, а его небольшой размер позволяет использовать драйвер в устройствах, которые . ..

  В наличии

• $99.00 В наличии

  Драйвер лазерного диода LPLDD-1A-16V-3CH

  Трехканальный вариант драйвера LPLDD-5A-12V. Измененные конденсаторы позволяют этому драйверу работать с соблюдением уровня напряжения до 16 вольт. Каждый канал управляется независимым аналоговым входом с диапазоном напряжения 0-5 В. Правильно подобранные детали обеспечивают низкий уровень шума при использовании с более низким . ..

  В наличии

• $97.00 В наличии

  Драйвер лазерного диода LPLDD-5A-24V-PID-H

  Одноканальный драйвер лазерного диода 5 А, 3–24 В со схемой цифрового регулятора температуры и анодированным радиатором. Правильный размер радиатора позволяет драйверу хорошо работать с мощностью до 10 Вт, рассеиваемой на силовом транзисторе. Регулятор температуры использует…

  В наличии

• $97. 00 В наличии

  Драйвер лазерного диода LPLDD-10A-24V-PID

  Одноканальный драйвер лазерного диода 10 А, 3-24 В со встроенным цифровым регулятором температуры. Аналоговый вход позволяет модулировать ток, который пропорционален напряжению 0-5 В, подаваемому на вход. Схемы контроллера температуры питают всю логическую часть драйвера…

  В наличии

• $85.00 В наличии

  Драйвер лазерного диода LPLDD-10A-24V-TP-H

  Одноканальный драйвер лазерного диода 10 А, 3,3–24 В с тепловой защитой. По многочисленным запросам клиентов данная версия драйвера LPLDD-10A-24V оснащена тепловой защитой, отключающей цепь лазерного диода, если температура превышает 45 градусов …

  В наличии

• $67.00 В наличии

  Драйвер лазерного диода LPLDD-5A-24V-PID

  Одноканальный драйвер лазерного диода 5 А, 3-24 В со встроенным цифровым регулятором температуры. Аналоговый вход позволяет модулировать ток, который пропорционален напряжению 0-5 В, подаваемому на вход. Схемы контроллера температуры питают всю логическую часть драйвера…

  В наличии

• $55.00 В наличии

  Драйвер лазерного диода LPLDD-5A-24V-TP-H

  Одноканальный драйвер лазерного диода 5 А, 3,3–24 В с тепловой защитой. По многочисленным запросам клиентов данная версия драйвера LPLDD-5A-24V оснащена термозащитой, которая отключает цепь лазерного диода, если температура превышает 45 градусов . ..

  В наличии

• 47,00 долларов США В наличии

  Драйвер лазерного диода LPLDD-5A-12V

  Одноканальный, 5 А, 3,3-12 В драйвер лазерного диода. Самый простой и универсальный драйвер лазерного диода, предназначенный для работы практически со всеми доступными на рынке лазерными диодами. Высокий ток, малый размер, короткое время нарастания/спада и соответствие напряжению до 12 В делают этот драйвер лучшим . ..

  В наличии

• 45 долларов США В наличии

  Драйвер лазерного диода LPLDD-5A-24V-TP

  Одноканальный драйвер лазерного диода 5 А 3,3–24 В с тепловой защитой. По многочисленным запросам клиентов данная версия драйвера LPLDD-5A-24V оснащена термозащитой, которая отключает цепь лазерного диода, если температура превышает 45 градусов …

  В наличии

• $43,00 В наличии

  Драйвер лазерного диода LPLDD-1.