Виды диодных лазеров для эпиляции: эффективность и особенности применения

Какие виды диодных лазеров используются для эпиляции. Как отличаются макроканальные, микроканальные, гибридные и оптоволоконные диодные лазеры. Каковы преимущества и недостатки каждого типа лазера для удаления волос.

Основные виды диодных лазеров для эпиляции

Диодные лазеры являются одними из самых популярных и эффективных устройств для лазерной эпиляции. Они позволяют быстро и безболезненно удалять нежелательные волосы на различных участках тела. Существует несколько основных видов диодных лазеров, которые применяются в косметологии:

• Макроканальные диодные лазеры
• Микроканальные диодные лазеры
• Гибридные диодные лазеры
• Оптоволоконные диодные лазеры

Каждый тип имеет свои особенности конструкции, преимущества и недостатки. Рассмотрим подробнее характеристики различных видов диодных лазеров для эпиляции.

Макроканальные диодные лазеры

Макроканальные диодные лазеры имеют более простую конструкцию по сравнению с другими типами. Их основные особенности:

• Система охлаждения упрощенная
• Менее чувствительны к качеству дистиллированной воды
• Стоимость ниже, чем у других видов
• Лазерные линейки меньшей мощности
• Срок службы около 1 года
• Количество импульсов ограничено 10 млн

Какие преимущества и недостатки у макроканальных диодных лазеров для эпиляции? Основные плюсы — более низкая цена и простота конструкции. К минусам можно отнести меньший срок службы и ограниченное количество импульсов.

Микроканальные диодные лазеры

Микроканальные диодные лазеры имеют более сложную и эффективную систему охлаждения. Их ключевые характеристики:

• Отдельные диоды с индивидуальной системой охлаждения
• Большое количество каналов подачи воды между диодами
• Лучший отвод тепла от каждого диода
• Увеличенный период эксплуатации
• Срок службы до 20 млн импульсов
• Высокая чувствительность к качеству дистиллированной воды

В чем преимущества микроканальных лазеров перед макроканальными? Главные плюсы — больший срок службы, увеличенное количество импульсов, более стабильное излучение. Основной недостаток — требовательность к качеству воды для охлаждения.

Гибридные диодные лазеры

Гибридные диодные лазеры сочетают в себе несколько длин волн излучения. Их основные характеристики:

• Содержат несколько диодных пластин с разными длинами волн (обычно 755, 808 и 1064 нм)
• Позиционируются как универсальные для разных типов волос
• Могут быть как макро-, так и микроканальными
• Эффективность не подтверждена исследованиями
• Часто используются как маркетинговый ход

Действительно ли гибридные лазеры эффективнее обычных диодных? Убедительных научных доказательств преимуществ гибридных лазеров пока нет. Их универсальность часто является маркетинговым преувеличением.

Оптоволоконные диодные лазеры

Оптоволоконные диодные лазеры считаются самым современным типом. Их ключевые особенности:

• Излучатель находится внутри корпуса аппарата
• Свет передается по оптоволокну в манипулу
• Равномерное распределение энергии
• Низкий уровень повреждений
• Длительный срок службы излучателя (до 100 млн импульсов)
• Облегченная и удобная манипула
• Эффективное охлаждение

Сравнение эффективности разных типов диодных лазеров

При выборе диодного лазера для эпиляции важно учитывать ряд факторов, влияющих на эффективность:

• Срок службы и количество импульсов
• Стабильность излучения
• Равномерность распределения энергии
• Эффективность охлаждения
• Удобство использования
• Стоимость аппарата и обслуживания

Какой тип диодного лазера считается наиболее эффективным для эпиляции? По совокупности характеристик оптоволоконные и микроканальные лазеры обычно превосходят макроканальные и гибридные. Однако выбор конкретной модели зависит от потребностей и бюджета салона красоты.

Особенности применения диодных лазеров разных типов

При работе с диодными лазерами важно учитывать особенности каждого типа:

• Для макроканальных лазеров характерен более короткий срок службы, требуется частая замена излучателей
• Микроканальные лазеры нуждаются в регулярной замене дистиллированной воды и фильтров
• Гибридные лазеры требуют правильного подбора параметров для разных длин волн
• Оптоволоконные лазеры более чувствительны к механическим воздействиям на кабель

Как правильно подобрать тип диодного лазера для конкретного салона красоты? Необходимо учитывать поток клиентов, финансовые возможности, квалификацию персонала. Для небольших салонов подойдут макроканальные лазеры, для крупных центров оптимальны оптоволоконные модели.

Перспективы развития диодных лазеров для эпиляции

Технологии диодных лазеров постоянно совершенствуются. Основные направления развития:

• Увеличение срока службы и количества импульсов
• Повышение эффективности охлаждения
• Улучшение равномерности распределения энергии
• Разработка «умных» систем подбора параметров
• Создание компактных портативных моделей

Какие инновации ожидаются в ближайшем будущем в сфере диодных лазеров для эпиляции? Вероятно появление мощных компактных моделей с автоматической настройкой параметров под тип кожи и волос клиента. Также ожидается дальнейшее увеличение ресурса работы лазеров.

Виды диодных лазеров для эпиляции

Узнайте, какие виды лазеров бывают, чем они отличаются друг от друга, их достоинства и недостатки.

Диодные лазеры бывают 4 видов:

1. Макрокальные
2. Микроканальные
3. Гибридные
4. Оптоволоконные

Они отличаются строением, сроком службы, количеством импульсов и надежностью.

Макроканальные диодные лазеры

Не особо чувствительны к качеству дистиллированной воды. Система охлаждения в них проще, они стоят дешевле. Лазер бары при этом в них стоят меньшей мощности, чтобы с них проще было снять тепло.

Но макроканальные излучатели обычно служат 1 год, а количество импульсов ограничено 10 млн. Энергия может распределяться неравномерно, что снижает эффективность процедуры. При выходе из строя одного из излучателей не будет работает весь блок.

Микроканальные диодные лазеры

В конструкции использованы отдельные диоды, а между ними охладительные блоки с большим количеством каналов подачи воды. За счет этого каждый диод имеет собственную систему отвода тепла, что положительно сказывается на режиме работы и увеличивает период эксплуатации.

Микроканальные диодные лазеры чувствительны к качеству дистиллированной воды. Дистиллированная вода не абсолютно чистая. В ней в небольшом количестве могут содержаться соли и ионы. Поэтому могут образовываться микро осадки. Осадки забивают микроканалы, что уменьшает эффективность забора тепла. Поэтому воду и фильтры в микроканальных диодных лазерах меняют раз в 3-6 месяцев.

При разделении диодов теплоотводящими поверхностями увеличивается защита всех излучателей от перегрева. Это помогает излучению быть стабильнее. Также уменьшается износ излучателей по сравнению с макроканальной системой.

Срок службы увеличен до 20 млн. импульсов. Если по регламенту менять воду каждые 3-6 месяцев, то такого ресурса хватит на 5 лет ежедневной работы.

Гибридные диодные лазеры

Гибридные диодные лазеры не состоят из нескольких рабочих тел — неодима, александрита и диодника. Их рабочее тело состоит из нескольких диодных пластин с длинами волн 755nm, 808nm и 1064nm. Это значит, что они не несут никакой практической пользы, а созданы, чтобы удивить покупателя.

Несмотря на то, что продавцы обещают удаление даже пушковых волос, это не подкреплено никакими исследованиями эффективности.

Три длины волны — это просто маркетинговый ход, так лазеры лучше продаются. Гибридный лазер может быть как макро так и микроканальными.

Оптоволоконные диодные лазеры

Оптоволоконные диодные лазеры — это последнее поколение лазеров. Технология называется FCD (Fiber Coupled Diode) и относится к микролинзовой матричной связи. Технологию передачи энергии через оптоволокно, которая применяется в диодных лазерах, запатентовал японский бренд GSD.

Оптоволоконные лазеры отличаются от других положением излучателя.

В обычных диодниках излучатель находится в манипуле, что делает её тяжелой, хрупкой и с ограниченным ресурсом. От этих недостатков решили избавиться и придумали передачу энергии через оптоволокно. Потому что оно способно передавать свет без потери энергии.

В оптоволоконных диодниках излучатель находится внутри корпуса аппарата. Свет генерируется многолучевым излучателем, затем поступает в оптоволокно. А оптоволокно передаёт свет в манипулу.

Эта инновационная конструкция гарантирует равномерное распределение энергии, низкий уровень повреждений, длительный срок службы излучателя и простоту обслуживания диодного лазера.

То есть инженеры сделали практически безресурсный лазер. Гарантированный ресурс таких лазеров 100 млн импульсов. То есть они могут проработать 91 год без замены излучателя.

А ещё манипула стала больше похожа на палку, чем на толстый пистолет как ранее. Ей легче пользоваться целый день, а также стало возможным разместить более эффективное охлаждение.

К таким лазерам относятся Coolite Pro Xl и Coolite Evo от японского бренда GSD.

Если у вас остались вопросы — задавайте их в комментариях, а также не забывайте подписываться на рассылку, чтобы получать 1 полезную статью в неделю.

Поделиться

Виды лазерной эпиляции. Какой аппарат лучше выбрать?

• Лазерную эпиляцию проводят на александритовых, диодных и неодимовых аппаратах.
  
• Согласно результатам зарубежных исследований, максимальная эффективность — на александритовых и диодных лазерах.
  
• Эпиляцию на неодимовом лазере можно проводить пациентам с VI типом кожи по Фитцпатрику.
• Создание динамического режима на диодном лазере позволило заметно сократить длительность процедуры.
  

Как действует техника?

Американские косметологические клиники начали выполнять лазерную эпиляцию в 1996 году. Сперва применяли 694 нм рубиновый лазер, но вскоре появились более эффективные аналоги: 755 нм александритовый, 808 нм диодный и 1064 нм неодимовый аппараты. Зарубежные исследователи продолжают анализ различных методик, чтобы выяснить преимущества и слабые стороны устройств.

Научное обоснование лазерной эпиляции появилось еще в 1983 году. Американские исследователи Андерсон и Пэрриш установили, что лазерным лучом можно избирательно нагревать микроскопические вещества в коже. Ученые обратили внимание, что при совпадении длины оптической волны и пика абсорбции определенной ткани-мишени (хромофора) значительная часть оптической энергии поглощается этим хромофором.

Размеры и расположение веществ в дерме значения не имеют. Однако длительность лазерного импульса должна быть очень короткой. Важнейший фактор при установке параметров — время термической релаксации (ВТР). Это период, за который хромофор остывает на 50%. Если импульс короче ВТР, то можно избежать ожогов, гипо- и гиперпигментаций.

СПЕКТЫ ПОГЛОЩЕНИЯ ХРОМОФОРОВ

Протокол лазерной процедуры разрабатывается, учитывая воздействие на все хромофоры.

Какой аппарат выбрать?

При эпиляции основным хромофором является меланин, который содержится в волосах и волосяных фолликулах. Задача осложняется двумя обстоятельствами. Первое — помимо меланина, существуют и другие хромофоры. Прежде всего, оксигемоглобин и вода. Спектры абсорбции этих веществ «создают помехи» при выполнении процедуры. Второе обстоятельство — меланин содержится в больших количествах в темной и загорелой коже. В таких случаях эпиляцию следует выполнять с повышенной осторожностью.

Наиболее активно меланин поглощает оптическую энергию в ультрафиолетовом диапазоне. С увеличением длины волны уровень абсорбции вещества снижается. Кроме того, с увеличением длины волны снижается объем поступающей в кожу энергии. Например, чтобы получить сравнимый клинический эффект на 1064 нм неодимовом лазере, флюенс должен быть втрое выше, чем на 808 нм диодном аппарате. С другой стороны, волны в инфракрасном диапазоне глубже проникают в дерму. Это важно, поскольку фолликулы на некоторых участках тела находятся на глубине 5 мм.

Многочисленные лабораторные исследования доказали, что лазерная эпиляция, выполненная на качественном аппарате, позволяет на многие месяцы избавиться от нежелательных волос. Наиболее эффективны александритовый и диодный лазеры. При анализе результатов через 6—12 месяцев после завершения цикла процедур у пациентов с темными волосами наблюдается на 60—70% меньше волос, чем до начала обработки. Данные по неодимовому лазеру не настолько впечатляющие. В среднем, количество волос у пациентов сокращается на 40%. Вопреки расхожему мнению, лазерная эпиляция подходит людям с рыжими / светлыми волосами. Однако эффективность в этом случае ниже на любом аппарате.

ГЛУБИНА ПРОНИКНОВЕНИЯ ЛАЗЕРНОГО ЛУЧА

Лазерные лучи в ближнем инфракрасном диапазоне обладают максимальной глубиной проникновения.

Особенности аппаратных методик

755 нм александритовый лазер

Из трех лазеров александритовый обеспечивает максимальное поглощение по меланину. Из-за этого его не рекомендуется использовать, если у пациентов темные фототипы кожи (от IV и выше). Для клиентов косметологических клиник недостаток данной методики заключается еще и в сравнительно высокой стоимости процедуры. Это обусловлено объективной причиной: ценой оборудования и расходных материалов.

808 нм диодный лазер

Луч диодного лазера проникает глубже в дерму, что обеспечивает более качественный результат: оптическая энергия попадает на стволовые клетки волосяных фолликулов. Под действием тепла клетки разрушаются, что и объясняет длительное избавление от нежелательных волос.

Важным улучшением методики стал динамический режим. Эта опция позволяет врачу-косметологу непрерывно вести манипулой по участку тела на протяжении всей процедуры. Во-первых, это ускоряет эпиляцию. Обработка предплечья длится 3 минуты. Во-вторых, такая методика предполагает установку минимальной мощности импульса, благодаря чему пациент не испытывает дискомфорта при эпиляции. И в-третьих, снижение мощности импульса позволяет безопасно проводить эпиляцию пациентам с V фототипом кожи.

1064 нм неодимовый лазер

Наименее популярная методика — на длинноимпульсном неодимовом лазере. Низкая эффективность эпиляции обусловлена, во-первых, слабой абсорбцией по меланину. Во-вторых, частичным поглощением оптической энергии водой. Однако у эпиляции неодимовым лазером есть и несомненное преимущество — возможность выполнения пациентам с VI фототипом кожи. Процедура не получила широкого распространения еще и потому, что производство длинноимпульсных Nd:YAG аппаратов ограничено.

Заключение

Лазерная эпиляция является эталонной процедурой, как по части эффективности, так и по степени безопасности. Благодаря развитию технологий методика совершенствуется. В частности, с появлением на диодном лазере динамического режима эпиляция стала проходить быстрее и комфортнее.

Источники:

1. Jaggi Rao, Mitchel P. Goldman. Prospective, Comparative Evaluation of Three Laser Systems Used Individually and in Combination for Axillary Hair Removal — Dermatology Surgery, 2005;31, pp:1671–1677.
2. Stephanie D. Gan, Emmy M. Graber. Laser Hair Removal: A Review — Dermatology Surgery, 2013;39, pp:823–838.

Лазеры CAPELLO для диодной эпиляции

Аппараты для Элос-эпиляции

8(800)550-58-89

Правовая информация

Официальный дилер
© 2017-2022, ООО ИМПЕКС ЛАЙФ,
ОГРН 1153926025263

Заказать звонок

Контакты

Лицензия на производство и техническое обслуживание медицинской техники
ОАО «Можайский МИЗ» № ФС-99-04-002346 от 04.02.2015 г.
Регистрационное удостоверение № 2019/8458.

Типы лазерных диодов

(видео) – Fosco Connect

Когда системные требования не являются критическими, предпочтительным источником света являются светодиоды. Но для междугородних соединений или соединений с высокой скоростью передачи данных (выше 155 Мбит/с) требуются лазерные диоды.

Существует несколько типов лазерных диодов:

1. Многопродольный мод (MLM) или лазер Фабри-Перо
2. Лазер с одной продольной модой (SLM)
3. Одиночный продольный лазер с распределенной обратной связью, обычно называемый DFB-лазером
4. Лазер DFB с внешним модулятором
5. Лазер поверхностного излучения с вертикальным резонатором (VCSEL)

Эти типы лазеров были разработаны в этом хроническом порядке.

Теперь мы подробно рассмотрим каждый тип.

Лазер MLM или лазер Фабри-Перо излучает многомодовую схему излучения, как показано на этом рисунке. Выход MLM-лазера имеет доминирующую спектральную линию на желаемой длине волны и вспомогательные линии, разделенные примерно 1 нм, которые имеют несколько меньшие амплитуды.

При модуляции лазера модулируются и вспомогательные моды. Полная ширина на полувысоте (FWHM) лазера составляет около 4~5 нм при модуляции.

Когда мы более внимательно изучаем спектр лазера MLM, мы обнаруживаем, что, хотя общая выходная мощность относительно стабильна, могут быть значительные различия в мощности каждой отдельной моды. Это явление называется разделением мод, и оно оказывает важное влияние на применение MLM-лазеров.

Когда лазерный сигнал передается по волокну с групповой задержкой, зависящей от длины волны (также называемой хроматической дисперсией), разделение мод приводит к появлению шума в выходном сигнале. Это вводит не зависящий от мощности нижний уровень частоты ошибок в отклике системы, который нельзя преодолеть, делая допуски в бюджете мощности системы.

В системах, работающих со скоростями передачи данных выше нескольких сотен Мбит/с, этот шум может сильно ограничивать расстояние оптоволоконной линии связи.

Еще одним недостатком является то, что даже небольшие отражения обратно в лазер от внешних поверхностей (таких как разъемы) могут привести к значительным изменениям в поведении разделения мод и, следовательно, к производительности системы.

Лазеры SLM сконструированы таким образом, что потери в резонаторе различны для разных продольных мод резонатора, в отличие от MLM, потери которого независимы.

В SLM-лазере продольная мода с наименьшими потерями в резонаторе первой достигает порога и становится доминирующей модой. Другие близлежащие моды отличаются высокими потерями, которые предотвращают накопление от спонтанного излучения. В этом случае мощность, переносимая этими вспомогательными видами, обычно имеет низкий уровень, менее 1% от общей излучаемой мощности.

Эталон — дополнительный короткий оптический резонатор, вставляемый в оптический резонатор лазера. Эталон состоит из двух взаимно параллельных поверхностей.

Расстояние между двумя поверхностями примерно равно размеру кривой усиления лазера. Таким образом, каждый раз под кривой усиления находится только одна продольная мода, как показано на этом рисунке – выбор одной продольной моды эталоном.

Внутри лазера с эталоном два оптических резонатора. Продольная мода может существовать в двухрезонаторной структуре только в том случае, если она одновременно выполняет условия стоячей волны для обеих длин резонатора.

Ширина линии продольной моды эталона определяется отражением его поверхностей. Чем выше отражение, тем уже продольная мода эталона.

При правильной работе SLM можно ожидать, что первая побочная мода будет как минимум на 30 дБ ниже доминирующей моды.

Структура лазера DFB имеет встроенную селективность по длине волны посредством механизма обратной связи. Обратная связь не локализована на гранях, а распределена по всей длине резонатора.

Этот тип лазера содержит периодическую решетку между двумя слоями лазерной структуры (обычно на границе раздела подложки n-InP и слоев n-InGaAsP) для обеспечения обратной связи на фиксированной длине волны, которая определяется шагом решетки.

Лазер DFB очень чувствителен к световой обратной связи, особенно от разъема, где лазер соединяется с оптоволокном. Даже относительно небольшое количество обратной связи — например, менее 0,1% — может дестабилизировать лазер и повлиять на производительность системы.

Можно предпринять несколько шагов, чтобы уменьшить интенсивность обратной связи или уменьшить влияние обратной связи. Одним из шагов является использование просветляющих покрытий. Обратная связь также может быть уменьшена с помощью разъемов с угловой полировкой (APC). Еще одним более эффективным шагом является установка изолятора между лазером и оптоволоконным разъемом.

Важным параметром DFB-лазера является коэффициент подавления мод (MSR). Основной целью РОС-лазера является подавление побочных продольных мод и получение максимальной мощности в доминирующей моде. Нам нужно, чтобы MSR был выше 30 дБ, чтобы лазер DFB работал непрерывно.

Нас здесь интересует передача светового сигнала от лазера с единственной узкой спектральной линией. Ширина на полувысоте в идеальных условиях составляет менее 0,2 морских миль. Когда DFB-лазер сочетается со структурами с несколькими квантовыми ямами (MQW) для улучшения ширины спектральной линии, ширина линии может быть уменьшена до нескольких сотен кГц.

С увеличением ширины спектральной линии увеличивается хроматическая дисперсия, что крайне нежелательно для систем с высокой скоростью передачи данных (выше 1 Гбит/с). Лазер DFB имеет самую узкую ширину линии среди практичных серийных лазеров на рынке. Он почти повсеместно используется на оптоволоконных линиях большой протяженности.

Лазер DFB стоит дорого, и его работа жизненно важна для оптоволоконной цепи. Для обеспечения оптимальной работы DFB-лазера и контроля его жизненно важной работы в сборку DFB добавлено несколько компонентов. Например, фотодиод контролирует свой выходной сигнал; термоэлектрический охладитель (TEC) или тепловой насос и радиатор контролируют температуру перехода лазерного чипа, а цепь обратной связи контролирует его выход и поддерживает желаемую частоту. Идеальная температура для лазерного чипа составляет 25°C.

Мы говорили об оптических источниках с прямой модуляцией, иногда называемой модуляцией интенсивности. Все, что мы делаем, это включаем и выключаем лазер, где on может представлять двоичную 1, а off может представлять двоичный 0.

В действительности лазер никогда не выключается полностью. Эквивалентное «выключено» — это точка на рабочей кривой лазера чуть выше порога или чуть ниже порога. Эта настройка порога важна для уменьшения щебета.

Другой подход к модуляции двоичных единиц и нулей заключается в использовании оптического модулятора. Концепции прямой модуляции и использования оптического модулятора показаны на этом рисунке. Обратите внимание, что оптический модулятор расположен между источником несущей волны лазера (CW) и выходным интерфейсом оптоволоконного кабеля. Источник несущей волны (CW) — это источник света, который постоянно включен на своей номинальной выходной мощности.

Оптические модуляторы представляют собой интегрированные компоненты, предназначенные для управления количеством непрерывной оптической мощности, передаваемой в оптическом волноводе. Они действуют как ставни; заслонка закрыта для двоичного 0 и открыта для двоичной 1.

Обычно существует три типа оптических модуляторов:

• Mach-Zehnder (M-Z)
• Электрорефракция
• Электроабсорбция (полупроводник) MQM (множественная квантовая яма)

Модулятор Mach-Zehnder (M-Z) представляет собой интерферометр, в котором используются волноводы LiNbO3 с диффузным титановым покрытием или конфигурация направленного ответвителя. Волноводы в модуляторе Маха-Цандера образуют Y-конфигурацию. Показатель преломления электрооптических материалов, таких как LiNbO3, можно изменить, подав внешнее напряжение.

В отсутствие внешнего напряжения оптические поля в двух плечах интерферометра M-Z испытывают одинаковые фазовые сдвиги и конструктивно интерферируют. Дополнительный фазовый сдвиг, вносимый в одно из плеч за счет изменения индекса напряжения, разрушает конструктивный характер помех и снижает выходной сигнал передатчика. В частности, свет не передается, когда разность фаз между двумя плечами равна π, потому что теперь это деструктивная интерференция.

В результате электрический поток битов, подаваемый на модулятор, создает оптическую копию потока битов.

Рабочие характеристики внешнего модулятора количественно оцениваются через коэффициент включения/выключения, который чаще называют коэффициентом затухания и полосой пропускания модуляции. Модуляторы LiNbO3 имеют коэффициент ослабления более 20 дБ и могут модулировать скорость передачи данных до 75 Гбит/с.

Модуляторы изготовлены с использованием электрооптических полимеров. Здесь скорости передачи данных модуляции были достигнуты до 60 Гбит/с. Такие модуляторы часто монолитно интегрируются с управляющей схемой.

Другой тип модулятора изготовлен с использованием полупроводников. Это модуляторы электроабсорбции (ЭА). В этом методе используется эффект Франца-Келдыша, согласно которому ширина запрещенной зоны полупроводника уменьшается при приложении к нему электрического поля. Таким образом, прозрачный полупроводниковый слой начинает поглощать свет, когда его ширина запрещенной зоны уменьшается за счет приложения внешнего напряжения. Это когда энергия фотона превышает ширину запрещенной зоны. Поскольку эффект электропоглощения сильнее в структурах с MQW (множественными квантовыми ямами), MQW стали предпочтительной структурой для модуляторов этого типа. Коэффициент затухания 15 дБ или более при приложенном обратном смещении 2 В можно получить при скорости передачи данных в несколько Гбит/с. Низкая скорость передачи была достигнута на скорости 5 Гбит/с. Модуляторы этого типа используются в оптоволоконных цепях со скоростью передачи данных более 20 Гбит/с и были продемонстрированы до 60 Гбит/с.

Мы еще раз подчеркиваем, что основной целью использования модулятора является уменьшение расширения импульса, вызванного чирпом. Многие из этих модуляторов монолитно встроены в один и тот же чип передатчика, которым они управляют.

Лазеры с многопродольной модой (MLM или Фабри-Перо), с одной продольной модой (SLM) и DFB требуют для работы электрического тока порядка десятков миллиампер. Кроме того, их выходной световой пучок на границе раздела круглого оптического волокна имеет эллиптическое поперечное сечение, как правило, с соотношением сторон 3:1. Такой пучок плохо сочетается с цилиндрическим захватом пучка волокна. Нецилиндрический световой пучок часто требует дополнительной оптики для улучшения связи с сердцевиной волокна круглого сечения.

Поверхностно-излучающий лазер с вертикальным резонатором (VCSEL) излучает желаемый круговой луч света. Сравнение этих лучей показано на этом рисунке.

VCSEL состоит из вертикального многослойного слоя p-типа, активной области и многослойного слоя n-типа. Количество слоев зависит от желаемой длины волны. Многослойные материалы содержат брэгговские отражатели, изготовленные из In + Ga + As + (Al или P). Например, комбинация In + Ga + As + P используется для лазеров в диапазоне длин волн 1310–1550 нм. Их слои выполнены методом эпитаксиального роста с последующей планарной обработкой.

VCSEL работают в одной продольной моде благодаря чрезвычайно малой длине резонатора (~ 1 мкм), для которой расстояние между модами превышает ширину полосы усиления. Они излучают свет в направлении, нормальном к плоскости активного слоя, как и светодиод поверхностного излучения.

Мы можем заставить VCSEL работать в одной поперечной моде, уменьшив диаметр VCSEL до 2 ~ 3 мкм. Выходная мощность и полоса пропускания VCSEL обычно ниже, чем у лазеров DFB, и VCSEL обычно используются в более коротких волоконно-оптических линиях.

VCSEL намного дешевле лазеров DFB. Еще одним применением является использование VCSEL в массивах, где каждый лазер работает на разной длине волны. Система WDM может очень эффективно использовать массивы VCSEL.

Типы лазерных диодов » Примечания по электронике

обзор различных типов лазерных диодов с описаниями: двойная гетероструктура; квантовый каскад; распределенная обратная связь; ВКСЭЛ; внешняя полость и т. д.

---

Лазерный диод Включает:
Основные сведения о лазерном диоде Типы лазерных диодов Структура Как работает лазерный диод Характеристики Надежность

Другие диоды: Типы диодов

---

Существует несколько различных типов лазерных диодов. Каждый тип лазерного диода имеет свои характеристики и используется для различных целей.

Существует две основные категории лазерных диодов, которые можно использовать: одна из них сама генерирует световое излучение, а другая использует внешний источник.

Основные категории лазерных диодов

Существует две основные категории полупроводниковых лазерных диодов. Они действуют совершенно по-разному, хотя многие из используемых в них концепций очень похожи.

• Инжекционный лазерный диод:   Инжекционный лазерный диод ILD имеет много общего со светоизлучающими диодами. Они производятся с использованием очень похожих процессов. Основное отличие состоит в том, что лазерные диоды изготавливаются с длинным узким каналом с отражающими концами. Это действует как волновод для света.

  Во время работы ток протекает через PN-переход, и свет генерируется с использованием того же процесса, который генерирует свет в светоизлучающем диоде. Однако свет удерживается внутри волновода, сформированного в самом диоде. Здесь свет отражается, а затем усиливается в результате вынужденного излучения, прежде чем выйти через один конец лазерного диода в виде внешнего луча.

• Полупроводниковый лазер с оптической накачкой: Полупроводниковый лазер с оптической накачкой, OPSL использует полупроводниковый чип III-V в качестве основы. Он действует как оптическая усиливающая среда, а другой лазер, который может быть ILD, используется в качестве источника накачки. Оптическое усиление обеспечивается вынужденным излучением. Подход OPSL предлагает несколько преимуществ, особенно в выборе длины волны и отсутствии помех от внутренних структур электродов.

Основные типы лазерных диодов

Некоторые из основных типов лазерных диодов включают следующие типы:

• Лазерный диод с двойной гетероструктурой : Лазерный диод с двойной гетероструктурой состоит из слоя материала с малой шириной запрещенной зоны и слоя по обе стороны от слоев с большой шириной запрещенной зоны. Это делает два гетероперехода самими материалами разными, а не просто одним и тем же материалом с разными типами легирования. Обычными материалами для лазерного диода с двойным гетеропереходом являются арсенид галлия, GaAs, и арсенид алюминия-галлия, AlGaAs.

  Преимущество лазерного диода с двойным гетеропереходом по сравнению с другими типами заключается в том, что дырки и электроны ограничены тонким средним слоем, который действует как активная область. За счет более эффективного удержания электронов и дырок в этой области больше электронно-дырочных пар доступно для процесса лазерного оптического усиления. Кроме того, изменение материала на гетеропереходе помогает удерживать свет в активной области, обеспечивая дополнительные преимущества.

• Лазерный диод с квантовой ямой:   В лазерном диоде с квантовой ямой используется очень тонкий средний слой, который действует как квантовая яма, в которой квантуется вертикальная составляющая волновой функции электрона. Поскольку квантовая яма имеет резкий край, это концентрирует электроны в энергетических состояниях, которые способствуют лазерному действию, и это увеличивает эффективность системы.

  В дополнение к одиночным лазерным диодам с квантовыми ямами также существуют лазерные диоды с несколькими квантовыми ямами. Наличие нескольких квантовых ям улучшает перекрытие между областью усиления и модой оптического волновода.

• Квантовый каскадный лазерный диод:   Это форма лазерного диода с гетеропереходом, в котором разница между уровнями энергии ямы используется для генерации лазерного излучения. Это позволяет лазерному диоду генерировать свет с относительно большой длиной волны — фактическую длину волны можно регулировать во время изготовления, изменяя толщину слоя лазерного диода.
• Лазерный диод с раздельной гетероструктурой: Эта форма лазерного диода широко использовалась для большинства лазерных диодов с 19 века.90-е. Лазерный диод с раздельным удержанием решает проблему, заключающуюся в том, что во многих других формах лазерных диодов тонкий лазерный слой слишком тонкий для эффективного ограничения света. Этот лазерный диод преодолевает проблему, добавляя еще два слоя с более низким показателем преломления снаружи существующих. Это эффективно ограничивает свет внутри диода.
• Лазерный диод с распределенной обратной связью: Лазерные диоды с распределенной обратной связью, DFB, используются в формах телекоммуникаций или передачи данных с использованием оптических систем. Здесь важна длина волны лазерного диода, но лазерные диоды не особенно стабильны в этом отношении, поскольку длина волны меняется в зависимости от температуры, напряжения, старения и т. д. Дифракционная решетка вытравливается рядом с p-n переходом диода, чтобы помочь в стабилизации длины волны. генерируемого светового сигнала. Эта решетка действует как оптический фильтр, заставляя одну длину волны возвращаться обратно в область усиления. Шаг решетки задается при изготовлении и незначительно меняется в зависимости от температуры.
• VCSEL:   Эта форма лазерного диода представляет собой лазерный диод с вертикальным резонатором.