レーザーダイオードの選び方: 波長、出力、パッケージガイド

アプリケーションに適したレーザー ダイオードを選択する方法

適切なレーザー ダイオードを選択するということは、波長、光出力、動作モード、パッケージ、ビーム特性、ドライバー要件、および熱管理のバランスをとることを意味します。このガイドでは、エンジニアと OEM バイヤーが、LiDAR、医療、産業、センシング、ポンピング、およびその他のアプリケーション用のレーザー ダイオードを選択する前に確認する必要がある主要な仕様について説明します。

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適切なものを選択するレーザーダイオード波長と出力パワーを指定するだけではありません。また、デバイスは、光学システム、ドライバー、冷却設計、動作モード、およびアプリケーション要件に適合する必要があります。

選択を誤ると、システム効率の低下、出力の不安定、過熱、または耐用年数の短縮につながる可能性があります。 OEM 機器、産業システム、医療機器、LiDAR、センシング、レーザーポンピング、科学機器の場合、部品を選択する前に主要な仕様を確認する価値があります。

材料、検出器、光学部品が異なると光に対する反応が異なるため、通常は波長が最初に定義されるパラメータになります。

一般的なレーザー ダイオードの波長には次のものがあります。

正しい波長は、ターゲット物質の吸収特性、検出器の感度、システムで使用される光学部品によって異なります。

例えば、808nmレーザーダイオード固体レーザーの励起に広く使用されていますが、-905nmパルスレーザーダイオード測距システムや LiDAR システムで一般的に使用されます。{0}

注記：VCSEL は 3D センシングや一部の LiDAR アプリケーションでも広く使用されていますが、端面発光レーザー ダイオードは依然として高出力励起システムや産業システムで一般的です。-

波長を定義したら、ターゲットに到達するために実際にどのくらいの光パワーが必要かを計算します。

レーザーダイオードの定格出力は、光学システム以降で使用可能な出力と同じではありません。損失は​​、レンズ、ミラー、保護窓、フィルタ、ビーム整形光学系、およびファイバー結合によって発生する可能性があります。-

必要以上の電力を使用すると、コンポーネントのコスト、発熱、電源要件、レーザーの安全要件が増加する可能性があります。{0}

同時に、レーザー ダイオードを絶対最大定格に近い状態で継続的に動作させると、長期的な信頼性が低下する可能性があります。-

高電力アプリケーションの場合、一般に、最大仕様に合わせて設計するよりも、ある程度の動作マージンを考慮した方が良いでしょう。{0}

レーザー ダイオードは通常、連続波 (CW) モードまたはパルス モードで動作します。{0}

CWレーザーダイオード連続的な光出力を提供し、レーザーポンピング、医療機器、照明、産業システム、科学機器で広く使用されています。

パルスレーザーダイオード短い光パルスを生成し、LiDAR、レーザー距離計、飛行時間型システム、光学センシングで一般的に使用されます。--

パルスアプリケーションの場合、ピーク電力だけではデバイスを評価するのに十分ではありません。パルス幅、繰り返し率、デューティ サイクル、駆動電流、および熱制限も検討する必要があります。

短パルス中に高いピークパワーを生成できるレーザーダイオードは、同じ出力レベルでの連続動作には適していない可能性があります。

パッケージ設計は、放熱、機械的取り付け、光学的位置合わせ、およびシステム統合に影響します。

と-できます

TO-18、TO-56、TO-9 パッケージなどの TO- キャン レーザー ダイオードはコンパクトで、アライメント、センシング、測定、および低出力から中出力の光学システムに一般的に使用されています。

ち-マウント

C マウント レーザー ダイオードは、効率的な熱伝達が必要な高出力アプリケーションによく選択されます。{0}{1}外部ヒートシンクに直接取り付けることができます。

ファイバー-結合

ファイバー結合レーザー ダイオードは、光ファイバーを通じて光出力を供給します。{0}これは、レーザー光源を出力点から離れた場所に配置する必要がある場合、または自由空間での光学的位置合わせの実装が難しい場合に役立ちます。-

高電力システムの場合は、冷却設計とともにパッケージの選択を考慮する必要があります。{0}

端面発光レーザー ダイオードは通常、完全な円形のビームを生成しません。{0}

通常、速軸の発散は遅軸の発散よりもはるかに大きく、-特に高出力デバイスでは顕著です。-

主要なビームパラメータは次のとおりです。

• 速い-軸発散
• 遅い-軸の発散
• ビームサイズ
• ビームプロファイル
• 乱視
• ファイバー結合デバイスのファイバーのコア直径と開口数{0}}

コリメートされたビームまたは厳密に集束されたビームを必要とするアプリケーションには、追加の光学系が必要になる場合があります。

これが、同じ波長と公称出力パワーを持つ 2 つのレーザー ダイオードが、同じ光学システム内でまったく異なる動作をする可能性がある理由です。

レーザー ダイオードは電流駆動の半導体デバイスであり、通常は適切な定電流レーザー ダイオード ドライバーで動作させる必要があります。-

重要な電気仕様には次のものが含まれます。

• 動作電流
• 閾値電流
• 最大電流
• 順電圧
• 斜面効率

電流スパイクや静電気放電により、レーザー接合部が損傷する可能性がありますが、直ちに目に見える障害が発生しない場合もあります。したがって、テスト、組み立て、製造中には、ドライバーを適切に保護し、ESD を安全に取り扱うことが重要です。-

熱管理も同様に重要です。ジャンクション温度が上昇すると、出力電力、効率、しきい値電流、波長、寿命がすべて変化する可能性があります。

電力レベルに応じて、冷却方法にはパッシブ ヒートシンク、強制空冷、熱電冷却器、水冷などが含まれます。{0}}

レーザーポンピングなどの波長に敏感な用途では、発光波長が温度とともに変化するため、アクティブな温度制御も必要になる場合があります。{0}

「808nm 5W レーザー ダイオード」として宣伝されている 2 つの製品は互換性がない可能性があります。

見出しの仕様だけに依存しないでください。注文する前に完全なデータシートを比較してください。

OEM アプリケーションの場合は、絶対最大定格、保管条件、取り付けの推奨事項、入手可能な寿命データや信頼性データも確認してください。

波長と公称光パワーのみに基づいてデバイスを選択すると、後で統合の問題が発生する可能性があります。

アプリケーションが異なれば、レーザーダイオードの仕様に対する優先順位も異なります。

のためにLiDAR と距離測定、パルス幅、ピークパワー、波長、スイッチング速度、検出器の互換性が重要です。

のために医療用レーザー装置波長の安定性、出力の一貫性、熱制御、長期的な信頼性の方が重要である可能性があります。-

のために産業用およびレーザー ポンピング システム-エンジニアは光パワー、コンセントの効率、冷却、パッケージの堅牢性、寿命に重点を置くことがよくあります。{0}

サプライヤーに連絡する前に、次のことを定義しておくと便利です。

• 必要な波長
• 必要な光出力パワー
• CWまたはパルス動作
• 優先パッケージ
• 利用可能な冷却方式
• ビームまたはファイバーの要件
• 動作環境
• 予想される耐用年数

これらの詳細を提供すると、サプライヤーは適切なレーザー ダイオード オプションを特定しやすくなります。

単一の「最高の」レーザー ダイオードはありません。正しい選択は、システム全体に適合するものです。

波長と使用可能な光パワーから始めて、動作モード、パッケージ、ビーム特性、ドライバー要件、および熱管理を評価します。

OEM または特殊なアプリケーションの場合、データシート全体を確認し、実際の動作条件をサプライヤーと共有すると、統合の問題が軽減され、長期的な信頼性が向上します。{0}}

当社の技術チームは、OEM レーザー ダイオードの選択とアプリケーションのマッチングをサポートします。適切な波長、出力レベル、パッケージ、動作モードの選択についてサポートが必要な場合は、お気軽にお問い合わせください。弊社のエンジニアリングチームにお問い合わせください.