Fiber-bağlı Lazer Diyotlarının Temelleri Nelerdir?

Bugün, lazer diyotları her yerde bulunur. Elektrik enerjisini lazer gücüne çeviren en basit bileşenlerdir. Lazer diyotlar, çeşitli yarı iletken bileşik malzemelere (GaAs, InP veya GaN gibi diğer daha karmaşık yapılar) dayalıdır. Tek modlu lazer diyotlar, düşük güçlü lazer diyotlardır (tipik olarak<1W), while multimode laser diodes are higher power devices (typically 10 W to several kW).

Fiber Optikler Lazer diyotlarından gelen ışığı birleştirmek için kullanılan genellikle iki tip aktif fiber vardır:

• Tek modlu fiber: çekirdek tipik olarak birkaç mikrondur (örneğin 1 µm dalga boyunda ~6 µm çekirdek, 1,5 µm dalga boyunda ~9 µm çekirdek)
• Çok Modlu Fiber: Daha yüksek optik güç seviyelerini işlemek için daha büyük çap. Standart versiyonlar tipik olarak 62, 100, 200, 400, 800 ve hatta > 1000 µm çekirdek çapına sahiptir. Çap ne kadar küçük olursa, fiberden gelen ışığı bir mercek veya mikroskop objektifi kullanarak küçük bir noktaya odaklamak o kadar kolay olur.

Tek modlu ve çok modlu fiberin ilkeleri. Çok modlu fiber çekirdekler çok daha büyüktür

Polarizasyon Korumalı Fiber: Tek modlu lazer diyotları, standart fiber (SMF) veya polarizasyon koruma fiberi (PM) olabilir. İkincisinde, fiber, fiberin uzunluğu boyunca ışığın polarizasyonunu koruyan özel bir kılıf yapısına sahiptir. Aşağıdaki tablo, Corning tarafından sunulan çeşitli tek modlu polarizasyon koruyucu elyaf türlerinin özelliklerini göstermektedir. Dalga boyu azaldıkça çekirdek çapının çok küçüldüğü görülebilir. Tabloda dikkat edilmesi gereken ilginç bir veri noktası, kesme dalga boyudur. Tek modlu fiber, kesme dalga boyu ile bu kesme dalga boyunun yaklaşık 1,5 katı arasındaki dalga boyları dikkate alındığında iyi çalışır. Bu aralığın altında fiber çok modlu hale gelir ve bu aralığın üzerinde ışık büküldüğünde fiberi kolayca terk edebilir.

Tek Modlu Fiber-Birleşik Lazer Diyotları Bu tip lazer diyodu tipik olarak bir TEC soğutucusu ve bir termistör içeren bir "kelebek" pakette toplanır (günümüzdeki eğilim daha küçük form faktörlerine doğru). Tek modlu fiber bağlantılı lazer diyotlar tipik olarak birkaç yüz milivattan 1,5 vata kadar çıkış gücü sağlayabilir.

1064 nm'de (14-pin standart kelebek) yayan tek modlu fiber-bağlı kelebek lazer diyot örneği. Bu lazer diyot modülleri, bir TE-Soğutucu, bir termistör ve optik güç seviyelerini ölçmek için bir monitörden (BFM) oluşur.

Piyasada birkaç başka paket stili vardır. Örneğin, aşağıdaki DIL paketlerine genellikle telekom pazarında veya gücün genellikle 10 mW'tan az olduğu koaksiyel paketlerde rastlanır.

VCSEL lazer diyotları genellikle fiber bağlantılı değildir. Bunlar, bilgisayar fare cihazları veya akıllı telefonlarda 3D algılama yüz tanıma gibi büyük difüzyon algılama uygulamalarında kullanılan yaygın bir lazer diyot türüdür.

DFB ve Fabry-Perrot kenar yayan diyotlar genellikle aşağıda açıklandığı gibi fiber bağlantılıdır:

Fabry-Perot lazer diyotlarıBragg ızgaraları ile "Standart" bir fiber-bağlı lazer diyodu, arka tarafının oldukça yansıtıcı bir kaplamaya sahip olduğu ve ön tarafının kısmen yansıtıcı bir kaplamaya sahip olduğu, ortak bir kısmen yansıtıcı yarı iletken boşluktur. Tipik bir lazer diyot çip boyutu yaklaşık 1*0,5*0,2 mm'dir. Ana tipik özellikler aşağıdaki gibidir:

Tekli mod için 1,5 W'a kadar güç aralığı (çoklu mod için çok daha fazla)
Generally wide bandwidth (>1nm)
Çıkış ışını güçlü bir şekilde eliptiktir.
Emisyon bant genişliğini azaltmak ve lazer diyotlarının genel kararlılığını iyileştirmek için, lazer diyot üreticileri genellikle çıkış fiberinin içine fiber Bragg ızgaraları ekler.

Bragg ızgaraları, çok hassas dalga boylarında lazer diyotlarına yüzde birkaç yansıtma özelliği ekler. Bu, lazer diyot emisyon bant genişliğinde genel bir azalmaya izin verir. Emisyon bant genişliği tipik olarak herhangi bir Bragg ızgarası olmadan 3-5 nm'dir, oysa çok daha dardır (~<0.1 nm) when using a Bragg grating. The wavelength spectral temperature tuning coefficient is typically 0.35 nm/°C without any Bragg gratings and much smaller with Bragg gratings. The main suppliers of 915/976/1064 nm single-mode pump laser diodes are companies that developed the fiber amplifier (EDFA: Erbium-Doped Fiber Amplifier) business for the telecom market in the late nineties. Due to their high yield, they offer high reliability and reasonable cost.

DBR veya DFB lazer diyotları
DFB veya DBR lazer diyot cihazları, bir Bragg ızgaralı dalga boyu stabilizasyon bölümünü doğrudan lazer diyot çipine entegre eder. Bu tipik olarak, Bragg ızgaralı bir Fabry-Perot için yaklaşık 0,1 nm yerine 1 MHz DFB için daha dar bir emisyon dalga boyu (yaklaşık 10^(-5) nm) verir.

4 Serisi Çok Modlu Fiber Bağlantılı Lazer Diyotlar

Tek Verici: Lazer diyot çipi alt montaj parçasına bağımsız olarak monte edildiğinde ve lazer diyot modülünde ayrı olarak paketlendiğinde. Burada tipik olarak 105 (çekirdek)/125 µm (kaplama) lazer diyotuna bağlı 15 W'tan bahsediyoruz.
Birden Çok Yayıcı: Birden çok yayıcı ayrıldığında ve çok modlu bir fiberde diğer izole edilmiş yayıcılarla optik olarak bağlandığında (Şekil 19-sağda). Sonuç olarak, çıkış gücü seviyeleri yüzlerce vata ölçeklendirilebilir ve fiberin boyutu, 100 veya 200 µm çekirdek gibi küçük tutulabilir.
Monobar: Birden çok yayıcı bir monobar olarak bir arada tutulduğunda (Şekil 17) ve bir lazer diyot modülünde bir araya getirildiğinde. Burada tipik olarak 200 µm (çekirdek)/240 µm (kaplama) lazer diyodu ile birleştirilmiş yaklaşık 50 W'tan bahsediyoruz.
Multibar: Birden fazla bar, su soğutmalı büyük bir pakette birleştirildiğinde ve geniş çaplı çok modlu bir fiberde birleştiğinde. Burada, örneğin 600 veya 800 µm çekirdekli çok modlu fibere bağlı 100 Watt veya hatta KW'dan bahsediyoruz.

Çeşitli seriler göz önüne alındığında tipik voltaj ve akım seviyelerinin nasıl değiştiğini belirtmekte fayda var:

Tipik bir tek verici, yaklaşık 1,5 V'luk tipik bir voltaj seviyesine ve yaklaşık 15 A'lık bir akıma sahiptir.
Çok yayıcı lazer diyotları için yayıcılar seri olarak monte edilir. Bu, akım seviyesinin değişmediği (tipik olarak maksimum 15 A) ancak daha fazla yayıcı dikkate alındığında voltajın arttığı anlamına gelir. (örn. 60 W lazer diyot için 4,5 V/15 A)
Lazer diyot çubukları, tüm yayıcılara paralel olarak monte edilir. Bu nedenle, voltaj seviyesi aynı kalır, ancak akım seviyesi kolayca 45 veya 50 A'ya ulaşabilir.
Ayrıca, birden fazla çubuk bir araya getirildiğinde, seri olarak monte edilirler, böylece akım seviyesi (diyelim ki 45 A) değişmez, ancak çubuk sayısıyla birlikte voltaj düzenli olarak artar.

İletişim bilgileri:

Herhangi bir fikriniz varsa, bizimle konuşmaktan çekinmeyin. Müşterilerimiz nerede olursa olsun ve gereksinimlerimiz ne olursa olsun, müşterilerimize yüksek kalite, düşük fiyatlar ve en iyi hizmeti sunma hedefimizi takip edeceğiz.