Questions liées au laser

Je n'ai jamais conçu un appareil laser, mais j'ai essayé de les lire longuement. Je connais les différentes classes de lasers et les dangers qui leur sont associés. Par exemple, je connais la nécessité d'un verrouillage qui arrête l'émetteur chaque fois que le boîtier est ouvert. Je sais que les lasers de classe 2 doivent être visibles pour qu'ils déclenchent le "réflexe de clignement". Je sais que les diodes ont besoin de beaucoup de protection, contre les surtensions, les surintensités, les décharges électrostatiques, etc. Ils ont besoin d'un courant régulé et d'une rétroaction en boucle fermée pour maintenir une puissance optique constante.

Mes questions sont:

1) Est-ce vraiment aussi simple que de saisir une puce de lecteur laser et une diode à trois bornes de Digikey et de les brancher selon la fiche technique? La puce du lecteur laser devrait-elle être capable de gérer tous les mécanismes de protection nécessaires, ou existe-t-il généralement un autre appareil nécessaire pour gérer une autre forme de protection?

2) Existe-t-il un organisme de réglementation central qui effectue des tests pour déterminer la classe de laser dont vous disposez et si votre produit respecte toutes les réglementations nécessaires?

3) Existe-t-il des problèmes connus d'utilisation des lasers avec une fibre optique en plastique de 1 mm? Je sais que POF a des fenêtres de transmission très différentes de celles de la fibre de verre, et je sais que l'une de ces fenêtres optimales est de 650 nm. Le faisceau resterait-il étroit à l'intérieur de la fibre ou commencerait-il à se disperser? Serait-il toujours cohérent et collimaté après avoir traversé, disons, 15 mètres de POF?

Pour plus d'informations sur l'application, sachez que je n'ai pas réellement besoin de lumière cohérente ou collimatée (en termes de sécurité, il est probablement préférable qu'elle ne soit pas cohérente ou collimatée). J'ai plutôt besoin d'une source lumineuse en vrac très puissante (1 mW ou mieux). La source lumineuse doit pouvoir s'allumer et s'éteindre, mais elle n'a pas besoin d'être modulée et la source elle-même ne codera aucune information. Ainsi, s'il y a peut-être un autre appareil qui peut fournir 1 mW en POF, je serai très disposé à l'étudier, mais à ce stade, j'étudie l'approche laser, car il semble que la plupart des LED ne sont même pas capables de 500 uW .

1) Est-ce vraiment aussi simple que de saisir une puce de lecteur laser et une diode à trois bornes de Digikey et de les brancher selon la fiche technique? La puce du lecteur laser devrait-elle être capable de gérer tous les mécanismes de protection nécessaires, ou existe-t-il généralement un autre appareil nécessaire pour gérer une autre forme de protection?

Les puces de commande laser que je connais sont plus sur l'application d'une modulation rapide au laser que sur l'alimentation CC. Habituellement, un circuit d'alimentation supplémentaire est requis; et ce circuit de puissance est l'endroit où la protection est normalement mise en œuvre.

Si vous avez un autre type de puce de disque en tête, veuillez lier la fiche technique à votre question.

2) Existe-t-il un organisme de réglementation central qui effectue des tests pour déterminer la classe de laser dont vous disposez et si votre produit respecte toutes les réglementations nécessaires?

Aux États-Unis, il appartient au fabricant du laser d'autocertifier son produit. Vous pourrez peut-être trouver un consultant pour vous aider dans ce processus si vous n'avez pas l'expertise.

3) Existe-t-il des problèmes connus d'utilisation des lasers avec une fibre optique en plastique de 1 mm? Je sais que POF a des fenêtres de transmission très différentes de celles de la fibre de verre, et je sais que l'une de ces fenêtres optimales est de 650 nm.

Le faisceau resterait-il étroit à l'intérieur de la fibre ou commencerait-il à se disperser?

La fibre est un guide d'onde, et la puissance du laser restera confinée dans le cœur de la fibre. Il s'atténuera (perdra de la puissance à distance). Il existe également un processus appelé dispersion qui signifie que différentes composantes de la puissance du laser prennent différentes quantités de temps pour traverser la fibre --- mais si vous ne commutez pas le signal rapidement, cela ne risque pas de vous affecter.

Edit : Une différence majeure entre POF et fibre de verre est que même dans sa fenêtre de transmission, POF a une atténuation beaucoup plus élevée que le verre. L'atténuation dans la fibre de verre est mesurée en dixièmes de dB par km. L'atténuation en POF (la dernière fois que j'ai travaillé avec elle, il y a plusieurs années) est mesurée en dixièmes ou dB entier par mètre.

Serait-il encore cohérent et collimaté après avoir traversé, disons, 15 mètres> de POF?

Le signal sera toujours cohérent, mais l'effet de dispersion que j'ai mentionné ci-dessus peut réduire la longueur de cohérence si vous avez traversé une fibre très longue.

Le faisceau de sortie divergent à un angle substantiel (pas strictement collimaté) lorsqu'il sort de la fibre. La divergence est un effet de diffraction et l'angle est inversement lié au diamètre du cœur de fibre --- ce qui signifie que POF aura un angle de divergence plus faible que les fibres à cœur plus petit. Dans la fibre multimode comme POF, l'angle de divergence de sortie dépend également des détails de la construction de la fibre. En général, l'angle de divergence de sortie sera similaire à l'angle d'acceptation d'entrée.

J'étudie l'approche laser, car il semble que la plupart des LED ne sont même pas capables de 500 uW.

Peu importe ce que la plupart des LED peuvent faire --- si vous pouvez trouver une LED qui répond à vos besoins, cela suffit. Et je pense que vous devriez pouvoir trouver une LED pour produire 1 mW et vous coupler en POF, si vous regardez assez longtemps. Mais un laser devrait pouvoir le faire plus efficacement (mais peut-être plus cher).

Edit : sachez que l'utilisation d'une LED ne réduit pas vos problèmes de sécurité. 1 mW est toujours 1 mW et peut toujours être dangereux. Vous voudrez les mêmes précautions de sécurité (vous avez mentionné le contrôle à fibre ouverte) que vous utilisiez un laser ou une LED. Les réglementations n'ont pas toutes suivi les capacités améliorées des LED ces dernières années, mais cela ne signifie pas que vous ne devriez pas vous protéger, vous et vos utilisateurs.

• Vous n'avez pas besoin d'un LASER - une LED fera ce dont vous avez besoin, il existe de nombreuses LED fiables et elles sont plus faciles à conduire.

Comme vous constatez que vous n'avez pas besoin des attributs fournis spécifiquement par un LASER, l'utilisation d'une LED vous facilitera la tâche dans l'ensemble. Il existe un nombre important de LED qui dépasseront facilement vos besoins.

Hypothèse: l'efficacité = (puissance radiométrique) / (entrée CC) n'est pas très préoccupante, mais plus c'est mieux.

Vous mentionnez 650 nM (rouge foncé) alors je vais commencer par là.

La plupart des LED ont un angle total de demi-puissance de rayonnement large - 40 degrés à 160 degrés pour la plupart de celles énumérées ci-dessous et 6 degrés dans un cas. Le «lancement» de son énergie dans la fibre optique en plastique entraînera (probablement) une perte d'énergie substantielle mais les niveaux disponibles par rapport à votre cible font de telles pertes sans grande conséquence. Un matériel spécialisé est disponible pour convertir le rayonnement grand angle en une alimentation optique de 1 mm (POF) ou 0,2 mm (HCS).

Pour commencer avec une surpuissance énorme, une LED rouge foncé Luxeon Rebel avec une entrée ~ = 1 Watt produira 250 mW à 350 mW de sortie radiométrique à environ 35% - 45% d'efficacité optique / CC selon le modèle choisi et le bac. Le couplage de 1 mW de celui-ci dans une fibre optique ne devrait «pas être trop difficile». En pratique, un niveau de puissance beaucoup plus faible sera suffisant.

Gamme de couleurs Luxeon Rebel & Rebel ES - voir tableau 1 page 5.

Une gamme de guides techniques applicables aux LED rebelles Luxeon en général disponibles ici

À l'autre extrême, voici une LED avec un "lanceur" POF 1 mm intégré qui produit une sortie max de 1 mW max à l'extrémité de 0,5 m de POF 1 mm ou 5 m de fibre HCS 0,2 mm avec un courant LED de 60 mA. Voir le tableau et la note 3 à la page 7 de la fiche technique ci-dessous. Comme il s'agit d'une valeur nominale maximale (0,8 dBm max), elle est légèrement inférieure à vos spécifications, mais montre à quel point l'exigence est réalisable.

Fiche technique du transmetteur LED Avago HFBR-1527ETZ

13,67 $ US / 1 de Digikey

Entre:

Émetteur Advanced Photonics 950 nM, sortie optique typique de 18 mW min 22 mW avec un courant LED de 50 mA. Package SOT23. Angle d'émission de 140 degrés.

Émetteurs Osram 850 nM

25 mW / stéradian à 20 mA à 950 mW à 1A po (120 degrés, Dragon platine)

Exemple - OSRAM chipled FH4056, 850 nM, 44 degrés, environ 0,6 mW out par mA, <= 70 mA continu à 25C déclassement à ~ = 20 mA à 85C (donnant toujours ~~ = 10 mW out.)

Page produit et fiche technique

Diodes Roithner LASER - IR & UV - de belles choses - mais asseyez-vous avant de lire les prix.

Adéquation des LED:

Il semble qu'une LED "rouge profond" suffisamment puissante répondra bien à vos besoins. L'exemple Luxeon Rebel Deep Red ci-dessous fournira plusieurs watts si nécessaire, mais peut fonctionner à des niveaux de puissance beaucoup plus faibles. Il sera représentatif de ce qui peut être réalisé à partir des LED d'autres fabricants de LED haut de gamme. (y compris Osram, Avago, Seoul Semi, Nichia, Cree, ...)

À environ 1 mW pour 10 mW, vous vous attendez à ~ - 5 mW à partir d'une LED 20 mA et passer à des puissances d'entrée beaucoup plus élevées ne coûte que quelques dollars.

Exemple uniquement - Luxeon Rebel - environ 1 mW de sortie optique par mA. Ceci est à 350 mA, ~ + 1 Watt et sera légèrement meilleur à mesure que la mA diminue

Et la longueur d'onde est telle que requise