Лазерная указка.

[179]

Запитал лазер от внешнего источника и столкнулся с интересным фактом: горит совсем недолго, чуть ли не несколько минут, затем мощность падает. После "передышки" всё повторяется, но хуже. Через десяток таких включений можно выбрасывать. Как быть? Может кто поделится каким-нибудь опытом в этой области.
Вообще интересно, кто что на них делал?

[RW4HRE]

Ток-то ограничивать надо...

[AlexanderT]

Очень много народу покупало светодиоды и совали их в авто и куда не поподя как лампочки...Вот для таких товарищей и придумали светодиоды с схемой стабилизации тока внутри.
Скоро модернизируют лазерные указки с расчётом на то,что их разберут и будут пытатся спалить принудительно :)

[valern]

Как быть? Может кто поделится каким-нибудь опытом в этой области.Вообще интересно, кто что на них делал?
Пожалуйста:
http://an500.narod.ru/optolink/ykazka.htm

[Ясь]

Лазерный диод -- штука нежная. Во-первых, ВАХ у него -- как у диода с напряжением открывания около 1,8 В и очень маленьким динамическим сопротивлением. Во-вторых, примерно такой же характер и у зависимости выходной мощности от ТОКА. А в третьих, есть такая вещь, как оптический пробой зеркал. Именно она определяет "прочность" лазера в плане перегрузок. Усугубляет все то, что пробой -- явление почти безынерционное, так что превышение выходной мощности в течении всего в нескольких наносекунд уже может привести либо к пробою, либо к образованию подпорогового дефекта, который способен резко снизить пороговую мощность, приводящую к пробою. А так как импульс напряжения на кристалле всего на несколько процентов превышающий норму, может привести к возрастанию мощности излучения раза в полтора-два, лазерный диод оказывается весьма уязвим к переходным процессам при коммутации. И по чувствительности к статике с ним не сравнится ничего, кроме разве что СВЧ точечных диодов.
Когда я купил свою первую лазерную указку, там стоял ЛД в красивом позолоченном корпусе с встроенным фотодиодом обратной связи, а на маленькой плате кроме кнопки была схема на опере и паре транзисторов, которая стабилизировала выходную мощность и включала ЛД подъемом тока в течение 100 мс, а сам ЛД был обвязан цепочкой, предотвращающей проникновение к нему коротких импульсов. Однако оптика там была плохая. Это была самая дешевая из лазерных указок -- с пластмассовой линзой, а в более дорогих была стеклянная оптика и на большом расстоянии очень хорошо была видна разница в качестве луча. Потом я ее спалил и купил новую... Оптика там тоже была пластиковая, но сильно лучше первой, лазер тоже правильный со стабилизацией (но стабилизация уже была проще). А потом вдруг пошли указки в алюминиевом корпусе и голым кристаллом, включенным через резистор. А ту указку я подарил своей школьной учительнице физики -- там еще такая вещь была в диковинку...

[179]

Пожалуйста:

Большое спасибо!


Ток-то ограничивать надо...

За 25 мА стал выходить только тогда, когда уже понял, что всё...


И по чувствительности к статике с ним не сравнится ничего, кроме

Да, это ощутил тоже.


а сам ЛД был обвязан цепочкой, предотвращающей проникновение к нему коротких импульсов.

Стоит в параллель 2200 мкФ и КС147. Использую вместе с его резистором, потому подумал - 4,7 В как его три батарейки.

А не может ли быть такое, что это у них такая маленькая наработка? Или они в указках в очень страшных режимах?

[Ясь]

Стабилитрон и конденсатор 2200 мкФ -- это ничто в данном случае. Индуктивность всего этого огромна. Прямо на выводах должен висеть чип-конденсатор на 0,1 мкФ, а последовательно с ЛД всегда должен быть безындукционный резистор на 10-50 Ом. Причем необходимо минимизировать паразитные емкости и индуктивности в этой цепочке. Подавать и снимать напряжение только плавно и никаких плохих контактов.
Режим у любого лазерного диода страшен. Это правда. Плотность тока очень большая. А еще больше плотность излучения на зеркалах резонатора -- гранях кристалла. Они не плавятся только потому, что идеально атомарно гладкие и на них практически ничего из энергии не остается. Прикиньте плотность излучения, учитывая, что все несколько милливатт сконцентрированы на нескольких квадратных микронах. А в указке еще нет нормальной стабилизации режима ЛД...
У меня был (сейчас стоит на установке в ГЕОХИ) лазерный модуль, купленный за 400 рублей в Чип-и-дипе. Там лазер жестко застабилизирован, защищен от всех возможных перегрузок (кроме отражения зеркалом луча обратно, конечно). У такого модуля наработка очень большая была -- главное, что со временем даже качество пучка (в плане одномодовости и одночастотности) улучшилось. А указки, как только их начинают пытаться питать снаружи, долго не живут...

[179]

Попробую застабилизировать ток, потом расскажу...
Вопрос второй - получается, что в импульсе поднять мощность, по сравнению с неприрывным режимом, тоже нельзя ?

[Дракон]

8-)Напряжение открывания или, правильнее, напряжение отсечки, пропорционально ширине запрещённой зоны полупроводника активной области ЛД. Поэтому чем короче длина волны излучения, тем больше напряжение отсечки.
На зависимости выходной мощности от тока накачки или на ватт-амперной характеристике есть пологий участок, соответствующий спонтанному излучению. Это светодиодный режим. Далее следует участок с большей крутизной, соответствующий режиму суперлюминесценции. И, наконец, начиная с порогового тока, следует участок с очень высокой крутизной. Это лазерный режим.
Вместо термина "оптический пробой зеркал" лучше применять общепринятый: "катастрофическая деградация зеркал резонатора". Это не пробой, а локальное разрушение зеркала в месте его оптической перегрузки. По внешнему виду это похоже на микрократер. Совокупность таких разрушений образует пунктирные цепочки на зеркалах вдоль активной области. Таким образом, полупроводниковый лазер способен сжечь себя собственным излучением. "Прочность лазера в плане перегрузок" или предел катастрофической деградации определятся: энергией кванта излучения, материалом полупроводника активной области, наличием просветляющих покрытий излучающего зеркала и т.п.
Непонятен термин "подпороговый дефект". Поясните.
Не следует привязываться к напряжению, подаваемому на ЛД, т.к. это - токовый прибор, т.е. режимом для него является ток накачки.
ЛД спокойно переносит переходные процессы при изменении тока накачки от нуля до номинала. Не нужно только превышать этот номинал, т.к. при высокой квантовой эффективности (крутизне ватт-амперной характеристики) можно легко дойти до предела катастрофической деградации. Обычно технологические запасы по мощности делают двукратными, хотя в наше время от китайцев можно ожидать чего угодно.
Наиболее чувствительны к статике - непрерывные одномодовые ЛД и практически не реагируют на неё импульсные ЛД. Т.е., чем шире кристалл, тем меньше плотность тока при статическом разряде.

Добавлено через 12 минут(ы):


Запитал лазер от внешнего источника и столкнулся с интересным фактом: горит совсем недолго, чуть ли не несколько минут, затем мощность падает. После "передышки" всё повторяется, но хуже. Через десяток таких включений можно выбрасывать.
Знакомая картина: рабочее значение тока накачки неизвестно. Но запитаю как-нибудь, а там видно будет. Но оказывается, что видно всё хуже. Даже с лампочками так не обращаются.
Надо было измерить величину тока накачки в том устройстве, где этот ЛД стоял. При питании от внешнего источника использовать драйвер типа генератора постоянного тока, выдающего именно это значение тока накачки. Тогда ещё можно было бы рассчитывать на нормальную работу ЛД.
Из твоего описания можно сделать вывод, что ЛД ты спалил безвозвратно.

Добавлено через 23 минут(ы):


Стоит в параллель 2200 мкФ и КС147. Использую вместе с его резистором, потому подумал - 4,7 В как его три батарейки.
А не может ли быть такое, что это у них такая маленькая наработка? Или они в указках в очень страшных режимах?
Ставить конденсаторы, особенно электролиты, параллельно ЛД опасно, т.к. при плохом контакте схемы с ЛД напряжение на них увеличится и при новом подключении ЛД к схеме через него пройдёт импульс тока, превышающий предельное значение. В итоге получим катастрофическую деградацию зеркал лазерного кристалла.
Кремниевые стабилитроны не могут защитить ЛД, т.к. его быстродействие несравненно выше. Это определяется разницей в подвижностях носителей заряда в кремнии и в полупроводнике активной области лазерного кристалла. Всё-таки лучше генератора постоянного тока пока ничего не придумано.
По поводу маленькой наработки. Есть подозрения, что в лазерные указки китайцы ставят ЛД, которые были забракованы серьёзными изготовителями и были проданы китайцам по дешёвке, как хлам. Причины забракования могут быть самые разные. Например, ЛД не прошли тренировки при повышенной температуре, т.е. имеют низкую надёжность.
Полупроводниковые лазеры действительно имеют самые жёсткие режимы работы по плотностям тока, температуре кристалла и излучаемой мощности. С ними не сравнится ни один из известных типов полупроводниковых приборов.

[179]

Знакомая картина: рабочее значение тока накачки неизвестно
Так и было: оказалось, что источник питания, вроде Б5-27, точно не помню, при включении и особенно при выключении даёт большие броски напряжения. Ток контролировал миллиамперметром, а он не успевал реагировать.

[svic]

http://www.lasers.org.ru/

[Дракон]

источник питания при включении и особенно при выключении даёт большие броски напряжения. Ток контролировал миллиамперметром, а он не успевал реагировать.
Проверить источник можно было на активной нагрузке с помощью осциллографа. А если он ещё и с памятью, то тут бы всё тайное стало явным.
Согласен с svic, что есть специализированный форум по лазерам lasers.org.ru, который рекомендую посетить всем заинтересованным лицам. Всё-таки для форума cqham.ru лазерная тематика - не профильная.