Laserdiodes

Hoe worden laserdiodes geconstrueerd?

Wie een laserdiode koopt, koopt niet alleen de laserbron zelf. De aangeboden diodes zijn in de regel capsules waarin naast het lasermedium zelf ook een fotodiode is ingebouwd. Deze werkt als een monitor diode en registreert het laservermogen door de hoeveelheid uitgestraald licht te bepalen en kan dienovereenkomstig de voeding regelen via het externe elektronische circuit.

Vanwege de extra fotodiode hebben de behuizingen van de laserdiodes meestal drie aansluitingen om ze in een lasermodule te installeren: de kathode en de anode van de laserbron zelf en een andere voor de fotodiode. Een voorbeeld van dit formulier zijn TO-18 diodes.

Een ander belangrijk onderdeel is koeling. Omdat niet alle elektriciteit wordt omgezet in laservermogen, warmt het lasermedium aanzienlijk op. Om te voorkomen dat het halfgeleidermateriaal wordt vernietigd door oververhitting, vooral bij hogere vermogens, worden de diodes gesoldeerd op een metalen oppervlak dat de overtollige warmte afvoert. Studies hebben aangetoond dat een verlaging van de bedrijfstemperatuur met ongeveer 10 graden de levensduur van het lasermedium kan verdubbelen.

Zorg er bij het kopen in ieder geval voor dat de geselecteerde diode voldoet aan de RoHS-richtlijn van de EU. Het verbiedt het gebruik van stoffen die schadelijk zijn voor het milieu of de menselijke gezondheid in elektrische apparaten, zoals loodsolderen.

Belangrijke aankoopcriteria voor laserdiodes

Golflengte:

De golflengte van de laserbron is cruciaal voor het uitgescheiden laserlicht. Blauwe laserdiodes hebben een golflengte van ongeveer 450 nanometer (nm), terwijl groene lasers 530 nm hebben. Echter, rode lasers met een golflengte van ongeveer 650 nm of infrarood laserdiodes met ongeveer 800 nm worden het meest gebruikt.

Voordat u een bepaalde laserbron kiest, moet u overwegen welke golflengte het beste bij de toepassing past. Een rode laserdiode met een golflengte van 635 nm is bijvoorbeeld zeer geschikt voor barcodescanners of laserpointers, omdat hij ook bij daglicht goed zichtbaar is. Laserdiodes met een golflengte van 780 nm zijn echter bijzonder geschikt voor gebruik in laserprinters of onzichtbare lichtschermen in alarmtechnologie.

Vermogen:

Het laservermogen wordt meestal gegeven in milliwatt, of kortweg mW. Ook hier rijst de vraag waarvoor de laser moet worden gebruikt, omdat het vermogen van laserbronnen sterk kan variëren en de krachtigste laserstraal niet altijd de meest geschikte is. Enkele milliwatts zijn voldoende voor toepassingen zoals uitlijning en positionering, en laservermogen tot 10 mW is ook voldoende voor veiligheidsbarrières of het scannen van barcodes. Hogere wattages zijn bijvoorbeeld nodig als de laser wordt gebruikt als las- of snijgereedschap in de industrie. 

Hoe optimaliseer ik mijn laserdiode?

De laserdiode is slechts een bouwsteen van het brede veld van lasertechnologie. Het kan zijn werking alleen ontwikkelen in combinatie met andere producten. Om bijvoorbeeld de prestaties van de diode perfect te regelen, kan besturingselektronica worden aangesloten. Deze modules, die enkele millimeters meten, kunnen het laservermogen regelen via een stuuringang en zorgen bijvoorbeeld voor veiligheid door automatisch uit te schakelen bij oververhitting.

Een zogeheten collimatorlens die de opgewekte straling bundelt, is ook bijzonder belangrijk voor het gebruik van de diode. Dit is de enige manier om een zo scherp mogelijke laserstraal te creëren. Uiteraard wordt een laser breder en langer. Daarom moet men om de kwaliteit van de bundeling te bepalen altijd op de divergentiewaarde letten. Dit wordt gemeten in mrad (milliradialen) en geeft aan hoeveel millimeter de laser in diameter groeit voor elke afgelegde meter. Een andere mogelijkheid is het aanschaffen van een complete collimatorlens met een geïntegreerde laserdiode.