Perguntas relacionadas ao laser

Nunca projetei um dispositivo a laser, mas tentei ler bastante sobre eles. Estou ciente das diferentes classes de lasers e dos perigos a eles associados. Por exemplo, eu sei sobre o requisito de um intertravamento que desliga o emissor sempre que o caso é aberto. Eu sei que os lasers da classe 2 devem ser visíveis para instigar o "reflexo de piscar". Eu sei que os diodos precisam de muita proteção, contra sobretensão, sobrecorrente, ESD e assim por diante. Eles precisam de corrente regulada e realimentação em malha fechada para manter a potência óptica constante.

Minhas perguntas são:

1) É realmente tão simples quanto pegar um chip de acionamento a laser e um diodo de três terminais do digikey e conectá-los de acordo com a folha de dados? O chip da unidade laser deve ser capaz de lidar com todos os mecanismos de proteção necessários ou normalmente existe outro dispositivo necessário para lidar com alguma outra forma de proteção?

2) Existe um órgão regulador central que faz algum teste para determinar qual classe de laser você possui e se o seu produto segue todos os regulamentos necessários?

3) Existem problemas conhecidos ao usar lasers com fibra óptica plástica de núcleo de 1 mm? Sei que a POF possui janelas de transmissão muito diferentes em comparação à fibra de vidro e sei que uma dessas janelas ideais é de 650 nm. O feixe permaneceria estreito dentro da fibra ou começaria a se dispersar? Ainda seria coerente e colimado depois de atravessar, digamos, 15 metros de POF?

Para obter informações adicionais sobre o aplicativo, saiba que eu realmente não preciso de luz coerente ou colimada (em termos de segurança, provavelmente é melhor se não for coerente ou colimada). Em vez disso, o que eu preciso é de uma fonte de luz a granel muito poderosa (1 mW ou melhor). A fonte de luz deve poder ligar e desligar, mas não precisa ser modulada e a própria fonte não codifica nenhuma informação. Portanto, se houver algum outro dispositivo que possa fornecer 1 mW na POF, estarei muito disposto a investigá-lo, mas neste momento estou investigando a abordagem a laser, porque parece que a maioria dos LEDs não é capaz de 500 uW .

1) É realmente tão simples quanto pegar um chip de acionamento a laser e um diodo de três terminais do digikey e conectá-los de acordo com a folha de dados? O chip da unidade laser deve ser capaz de lidar com todos os mecanismos de proteção necessários ou normalmente existe outro dispositivo necessário para lidar com alguma outra forma de proteção?

Os chips da unidade a laser com os quais estou familiarizado são mais sobre aplicar modulação rápida ao laser do que fornecer energia DC. Geralmente, é necessário um circuito de energia adicional; e esse circuito de energia é onde a proteção é normalmente implementada.

Se você tiver um tipo diferente de chip de unidade, vincule a folha de dados em sua pergunta.

2) Existe um órgão regulador central que faz algum teste para determinar qual classe de laser você possui e se o seu produto segue todos os regulamentos necessários?

Nos EUA, cabe ao fabricante do laser autocertificar seu produto. Você poderá encontrar um consultor para auxiliá-lo nesse processo, se você não tiver a experiência.

3) Existem problemas conhecidos ao usar lasers com fibra óptica plástica de núcleo de 1 mm? Sei que a POF tem janelas de transmissão muito diferentes em comparação à fibra de vidro e sei que uma dessas janelas ideais é de 650 nm.

O feixe permaneceria estreito dentro da fibra ou começaria a se dispersar?

A fibra é um guia de ondas e a potência do laser permanecerá confinada dentro do núcleo da fibra. Atenuará (perderá energia à distância). Também existe um processo chamado dispersão, que significa que diferentes componentes da potência do laser levam diferentes quantidades de tempo para atravessar a fibra - mas se você não estiver trocando o sinal rapidamente, provavelmente não o afetará.

Edit : Uma grande diferença entre POF e fibra de vidro é que, mesmo em sua janela de transmissão, a POF tem uma atenuação muito maior que o vidro. A atenuação em fibra de vidro é medida em décimos de dB por km. A atenuação na POF (última vez que trabalhei com ela, há vários anos) é medida em décimos ou dB inteiro por metro.

Ainda seria coerente e colimado depois de atravessar, digamos, 15 metros> de POF?

O sinal ainda será coerente, mas o efeito de dispersão que mencionei acima pode reduzir o comprimento da coerência se você passou por uma fibra muito longa.

O feixe de saída diverge em um ângulo substancial (não colimado estritamente) quando sai da fibra. A divergência é um efeito de difração e o ângulo está inversamente relacionado ao diâmetro do núcleo da fibra - o que significa que a POF terá um ângulo de divergência menor do que as fibras de núcleo menor. Em fibras multimodo como POF, o ângulo de divergência de saída também depende de detalhes da construção da fibra. Em geral, o ângulo de divergência de saída será semelhante ao ângulo de aceitação de entrada.

Estou investigando a abordagem a laser, porque parece que a maioria dos LEDs não é capaz de 500 uW.

Não importa muito o que a maioria dos LEDs pode fazer - se você encontrar um LED que atenda às suas necessidades, basta. E acho que você deve encontrar um LED para produzir 1 mW e acoplar à POF, se você olhar o tempo suficiente. Mas um laser deve ser capaz de fazê-lo de forma mais eficiente (mas talvez mais cara).

Editar : lembre-se de que o uso de um LED não reduz seus problemas de segurança. 1 mW ainda é 1 mW e ainda pode ser perigoso. Você desejará as mesmas precauções de segurança (você mencionou o controle de fibra aberta), independentemente de usar um laser ou LED. Os regulamentos nem sempre acompanharam os recursos aprimorados dos LEDs nos últimos anos, mas isso não significa que você não deve proteger a si e a seus usuários.

• Você não precisa de um LASER - um LED fará o que você precisa, existem muitos LEDs sutáveis ​​disponíveis e são mais fáceis de dirigir.

Como você observa que não precisa dos atributos que um LASER fornece especificamente, o uso de um LED facilitará sua tarefa em geral. Há um número significativo de LEDs que facilmente excederão suas necessidades.

Suposição: eficiência = (potência radiométrica) / (entrada CC) não é motivo de grande preocupação, mas quanto maior, melhor.

Você mencionou 650 nM (vermelho escuro), então vou começar por aí.

A maioria dos LEDs possui um ângulo total de meia potência de radiação ampla - de 40 a 160 graus para a maioria dos listados abaixo e 6 graus em um caso. "Lançar" a energia dele em fibra óptica plástica resultará em (provavelmente) uma substancial perda de energia, mas os níveis disponíveis comparados ao seu preço não fazem com que essas perdas tenham grandes consequências. Está disponível um hardware especializado para converter radiação de grande angular em uma alimentação óptica de 1 mm (POF) ou 0,2 mm (HCS).

Para começar com um grande exagero, um LED vermelho escuro Luxeon Rebel com ~ = 1 Watt de entrada produzirá 250 mW a 350 mW de saída radiométrica com uma eficiência ótica / CC de 35% a 45%, dependendo do modelo escolhido e do compartimento. O acoplamento de 1 mW disso em uma fibra óptica 'não deve ser muito desafiador'. Na prática, um nível de energia muito menor será adequado.

Portfólio de cores Luxeon Rebel & Rebel ES - consulte a Tabela 1, página 5.

Uma variedade de guias técnicos aplicáveis ​​aos LEDs rebeldes Luxeon em geral estão disponíveis aqui

No outro extremo, aqui está um LED com "lançador" integral de POF de 1 mm, que produz aproximadamente 1 mW max OUT da extremidade oposta de 0,5 m de POF de 1 mm ou 5 m de fibra HCS de 0,2 mm com corrente de LED de 60 mA. Consulte a Tabela e a nota 3 na página 7 da folha de dados abaixo. Como essa é a classificação máxima (0,8 dBm máximo), ela está um pouco abaixo da especificação, mas mostra como o requisito é atingível.

Folha de dados do transmissor LED Avago HFBR-1527ETZ

$ 13.67 / 1 da Digikey

Entre:

Emissor Photonics avançado de 950 nM, 18 mW min 22 mW de saída óptica típica com corrente de LED de 50 mA. Pacote SOT23. Ângulo de emissão de 140 graus.

Emissores Osram 850 nM

25 mW / steradian em 20 mA a 950 mW em 1A in (120 graus, Platinum Dragon)

Exemplo - A OSRAM lascou o FH4056, 850 nM, 44 graus, cerca de 0,6 mW de saída por mA, <= 70 mA contínuo a 25 ° C, diminuindo para ~ = 20 mA a 85 ° C (ainda dando ~~ = 10 mW).

Página do produto e folha de dados

Díodos Roithner LASER - IR e UV - algumas coisas adoráveis ​​- mas sente-se antes de ler os preços.

Adequação do LED:

Parece que um LED "vermelho escuro" adequadamente poderoso atenderá bem a sua necessidade. O exemplo Luxeon Rebel Deep Red abaixo fornecerá vários Watts, se necessário, mas poderá ser operado em níveis de energia muito mais baixos. Será representativo do que pode ser alcançado com os LEDs de outros fabricantes de LEDs. (incluindo Osram, Avago, Seul Semi, Nichia, Cree, ...)

Com cerca de 1 mW de saída para 10 mW, você esperaria ~ - 5 mW de um LED de 20 mA e a entrada de potências de entrada muito maiores custa apenas alguns dólares.

Apenas exemplo - Luxeon Rebel - cerca de 1 mW de saída óptica por mA. Isso está em 350 mA, ~ + 1 Watt e será um pouco melhor à medida que o mA diminui

E o comprimento de onda é conforme necessário