Jak wybrać odpowiednie dla siebie diody laserowe?

Różnica między zwykłymi diodami elektroluminescencyjnymi aDiody laserowe

Różnice w zasadzie luminescencji:
LED wykorzystuje rekombinację emisji spontanicznej nośników wstrzykiwanych do obszaru aktywnego w celu emisji światła, podczas gdy LD wykorzystuje rekombinację emisji wymuszonej w celu emisji światła. Kierunek i faza fotonów emitowanych przez diodę elektroluminescencyjną są losowe, natomiast fotony emitowane przez diodę laserową mają ten sam kierunek i fazę.

LED to skrót od Light Emitting Diode. Jest powszechnie spotykany w życiu codziennym, np. jako kierunkowskazy urządzeń gospodarstwa domowego, tylne światła przeciwmgielne samochodów itp. Najbardziej godną uwagi cechą diod LED jest ich długa żywotność i wysoka wydajność konwersji fotoelektrycznej. Zasadniczo, w złączu PN niektórych materiałów półprzewodnikowych, gdy wstrzyknięte nośniki mniejszościowe rekombinują z nośnikami większościowymi, nadmiar energii zostanie uwolniony w postaci światła, bezpośrednio przekształcając w ten sposób energię elektryczną w energię świetlną. Po przyłożeniu napięcia wstecznego do złącza PN trudno jest wprowadzić nośniki mniejszościowe, przez co złącze nie emituje światła. Ten typ diody wykonany na zasadzie elektroluminescencji wtryskowej nazywany jest diodą elektroluminescencyjną, powszechnie znaną jako LED.

LD to angielski skrót od diody laserowej. Fizyczna struktura diody laserowej polega na umieszczeniu warstwy fotoaktywnego półprzewodnika pomiędzy złączami diody elektroluminescencyjnej. Jego powierzchnia końcowa po wypolerowaniu jest częściowo odblaskowa, tworząc w ten sposób optyczną wnękę rezonansową. W przypadku polaryzacji przewodzenia złącze LED emituje światło i wchodzi w interakcję z wnęką optyczną, dodatkowo stymulując emisję światła o jednej długości fali ze złącza. Właściwości fizyczne tego światła zależą od materiału. Zasada działania półprzewodnikowych diod laserowych jest teoretycznie taka sama jak w przypadku laserów gazowych. Diody laserowe są szeroko stosowane w urządzeniach optoelektronicznych małej mocy, takich jak napędy CD w komputerach i głowice drukujące w drukarkach laserowych.

Istnieją różnice w zasadach, architekturze i wydajności między nimi.
(1) Różnica w zasadzie działania: LED wykorzystuje rekombinację emisji spontanicznej nośników wtryskiwanych do obszaru aktywnego w celu emisji światła, podczas gdy LD wykorzystuje rekombinację emisji wymuszonej w celu emitowania światła.
(2) Różnica w architekturze: LD ma optyczną wnękę rezonansową, która umożliwia wygenerowanym fotonom oscylację i wzmocnienie we wnęce, podczas gdy dioda LED nie ma wnęki rezonansowej.
(3) Różnica w wydajności: dioda LED nie ma charakterystyki wartości krytycznych, a jej gęstość widmowa jest o kilka rzędów wielkości większa niż w przypadku diod LD. Moc wyjściowa diody LED jest niewielka, a kąt rozbieżności duży.

Wprowadzenie do budowy i zasady działania diod laserowych
Fizyczna struktura diody laserowej polega na umieszczeniu warstwy fotoaktywnego półprzewodnika pomiędzy złączami diody elektroluminescencyjnej. Jego powierzchnia końcowa po wypolerowaniu jest częściowo odblaskowa, tworząc w ten sposób optyczną wnękę rezonansową. W przypadku polaryzacji przewodzenia złącze LED emituje światło i wchodzi w interakcję z wnęką optyczną, dodatkowo stymulując emisję światła o jednej długości fali ze złącza. Właściwości fizyczne tego światła zależą od materiału.

Zasada działania półprzewodnikowych diod laserowych jest teoretycznie taka sama jak w przypadku laserów gazowych. Rysunek 1(b) jest reprezentatywnym symbolem diody laserowej. Diody laserowe są szeroko stosowane w urządzeniach optoelektronicznych małej mocy, takich jak napędy dysków optycznych w komputerach i głowice drukujące w drukarkach laserowych.

Proste zasady diod laserowych
Emisja światła w półprzewodnikach zwykle wynika z rekombinacji nośników. Kiedy do złącza PN półprzewodnika zostanie przyłożone napięcie przewodzenia, bariera złącza PN zostanie osłabiona, co wymusi wstrzykiwanie elektronów z obszaru N przez złącze PN do obszaru P i dziur z obszaru P przez złącze PN do obszaru N. Równowagowe elektrony i dziury ulegną rekombinacji, emitując fotony o długości fali λ. Formuła jest następująca:

λ=hc/Eg (1)
We wzorze: h – stała Plancka; c – prędkość światła; Np. szerokość pasma wzbronionego półprzewodnika.

Opisane powyżej zjawisko emisji światła w wyniku spontanicznej rekombinacji elektronów i dziur nazywa się emisją spontaniczną. Kiedy fotony generowane w wyniku emisji spontanicznej przechodzą przez półprzewodnik, a gdy przejdą w pobliżu wyemitowanej pary elektron-dziura, można je pobudzić do rekombinacji i wygenerowania nowych fotonów. Foton ten indukuje wzbudzone nośniki do rekombinacji i emisji nowych fotonów. Zjawisko to nazywa się wymuszoną emisją promieniowania. Jeśli wprowadzony prąd będzie wystarczająco duży, powstanie rozkład nośników przeciwny do stanu równowagi termicznej, to znaczy liczba cząstek zostanie odwrócona. Kiedy duża liczba nośników w warstwie aktywnej jest odwrócona, niewielka ilość fotonów generowanych przez emisję spontaniczną wytwarza promieniowanie indukowane w wyniku wzajemnego odbicia od obu końców wnęki rezonansowej, powodując dodatnie sprzężenie zwrotne rezonansu selektywnego częstotliwościowo lub wzmocnienie przy określoną częstotliwość. Gdy wzmocnienie jest większe niż strata absorpcji, ze złącza PN może być emitowane spójne światło o dobrych liniach widmowych – laser. Jest to prosta zasada działania diody laserowej.

Wybierając odpowiednie dla siebie diody laserowe, możesz wykonać następujące kroki:
Określ potrzeby aplikacji: Określ, do jakiego zastosowania potrzebujesz diody laserowej. Czy jest przeznaczony do cięcia laserowego, znakowania laserowego, pomiarów laserowych lub innych zastosowań? Różne zastosowania mają specyficzne wymagania dotyczące mocy lasera, długości fali i charakterystyki.
Zrozum parametry techniczne: Zobacz tabelę parametrów technicznych diody laserowej, w tym moc wyjściową, zakres długości fal, rozbieżność, temperaturę pracy itp. Wybierz odpowiedni zakres parametrów w zależności od potrzeb aplikacji.
Weź pod uwagę czynniki ekonomiczne: Weź pod uwagę czynniki kosztowe w oparciu o budżet. Cena diody laserowej zależy od jej mocy, jakości i właściwości. Zważ wymaganą wydajność i budżet i wybierz produkt o najwyższej wydajności kosztowej.
Zapoznaj się z opiniami i rekomendacjami klientów: Zapoznaj się z opiniami i rekomendacjami innych użytkowników, szczególnie dotyczącymi przypadków podobnych zastosowań. Może to pomóc w zrozumieniu wydajności i niezawodności różnych marek lub modeli diod laserowych w rzeczywistych zastosowaniach.
Zasięgnij profesjonalnej porady: Jeśli nie znasz technologii laserowej lub masz specjalne potrzeby, zalecamy skonsultowanie się z profesjonalnym inżynierem lub dostawcą w dziedzinie laserów. Mogą zapewnić profesjonalne doradztwo i wsparcie techniczne w oparciu o Twoje specyficzne potrzeby.
Weź pod uwagę niezawodność dostaw: wybierz dostawcę lasera o dobrej reputacji i niezawodnym łańcuchu dostaw. Zapewnij stabilną jakość produktów i terminowe wsparcie techniczne.
Przeprowadzaj eksperymenty i testy: Na podstawie wybranego modelu diody laserowej przeprowadź eksperymenty i testy, aby sprawdzić, czy jej działanie odpowiada Twoim potrzebom. Jeśli zajdzie taka potrzeba, możesz najpierw spróbować zakupić niewielką ilość próbek do oceny.

Biorąc powyższe czynniki pod uwagę, można dokładniej określić wymagane specyfikacje diody laserowej i wybrać odpowiednią diodę laserową do swojego zastosowania. Jednocześnie zaleca się skonsultowanie się z nami lub profesjonalnymi inżynierami w celu uzyskania bardziej szczegółowego wsparcia technicznego i sugestii.

Informacje kontaktowe:

Jeśli masz jakiś pomysł, nie wahaj się z nami porozmawiać. Bez względu na to, gdzie są nasi klienci i jakie są nasze wymagania, będziemy podążać za naszym celem, aby zapewnić naszym klientom wysoką jakość, niskie ceny i najlepszą obsługę.