レーザーダイオードの構造と用途は何ですか?

レーザーダイオードは、1960 年代に発明された光源の半導体レーザーであり、レーザー ダイオードとしても知られています。 LASER は「Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation」の頭字語で、LD とも呼ばれます。 全く同じ波長・位相特性の光を生成できるため、コヒーレンスが高いことが最大の特徴です。 確認してみましょう。

1. 物理的構造

発光ダイオードの接合間には光活性半導体層が配置されており、その端面は研磨後に部分反射機能を持ち、光共振器を形成する。 順方向バイアスの場合、LED 生成が光を放射し、光共振器と相互作用することで、接合部からの単一波長光の放射がさらに刺激され、その物理的特性は材料に依存します。

VCD マシンでは、半導体レーザー ダイオードはレーザー ヘッドのコア コンポーネントの 1 つであり、その大部分はダブル ヘテロ構造のガリウム アルミニウム - ヒ素 (AsALGA) 三元化合物で構成されており、波長 780 の近赤外半導体デバイスです。 ～ 820 nm、定格出力 3 ～ 5 MW。 さらに、可視光（赤色など）の半導体レーザー ダイオードもあり、VCD 機やバーコード リーダーにも広く使用されています。

レーザーダイオードの形状と大きさを図1に示します。内部構造は3種類あります。

図 2 からわかるように、レーザー ダイオードには 2 つの部分が含まれています。最初の部分はレーザー放射部分 (LD で表すことができます) であり、その役割は図 2 の電極 (2) に示すようにレーザーを放射することです。 2 番目の部分はレーザー受信部分 (PD で表すことができます) で、その役割は LD から放射されたレーザーを受け取り、モニターすることです (もちろん、LD の出力をモニターしない場合は PD 部分を使用できます)。 、図 2 に示すように電極 (3)。 これら 2 つの部分は共通の電極 (1) を共有するため、レーザー ダイオードには 3 つの電極があります。

レーザーダイオードは、小型、軽量、低消費電力、シンプルな駆動回路、便利な変調、機械的衝撃耐性、耐振動性などの利点を持っていますが、過電流、過電圧、静電気干渉に対して非常に敏感であるため、使用中は動作パラメータが最大許容値を超えないよう特に注意してください。このメソッドは次のように使用できます。

(1) レーザーダイオードは直流定電流源で駆動されます。

(2) レーザー電極回路上の直列電流制限抵抗と並列バイパス コンデンサ。

(3) レーザダイオードは温度により流れる電流値が増加しますので、一定の温度範囲内で動作するよう、必要な放熱対策を講じてください。

(4) 過度の逆電圧によるレーザー ダイオードの破壊損傷を回避するために、シリコン ダイオードの両端を高速に逆並列にすることができます。

2. 検出方法

(1) 抵抗測定方法：レーザーダイオードを取り外し、マルチメータ R×1k または R×10k で正および逆の抵抗値を測定します。 通常、順方向抵抗値は20～40kΩ、逆方向抵抗値は無限大となります。 正の抵抗値が 50kΩ を超えると測定された場合、レーザー ダイオードの性能が低下していることを示します。 測定された順方向抵抗値が 90 kΩ を超えている場合は、ダイオードが著しく劣化しており、もう使用できないことを示しています。

(2) 電流測定方法：レーザダイオード駆動回路の負荷抵抗の両端の電圧降下をマルチメータで測定し、電流が100mAを超えたときに管に流れる電流値をオームの法則より推定します。レーザー出力ポテンショメータが調整されても、電流が大きく変化しない場合は、レーザー ダイオードが深刻に劣化していると判断できます。 電流が制御不能に急増した場合、それはレーザー ダイオードの光キャビティが損傷したことを意味します。

3. 注意すべき事項

⑴レーザーダイオードから発せられるレーザーは人の目に損傷を与える可能性があります。 ダイオードの動作中は、その端面を直接見たり、レンズを通してレーザーを直接見たり、ミラーを通してレーザーを観察したりすることは固く禁じられています。

⑵デバイスには適切な駆動電源が必要です。瞬間逆電流は 2uA を超えてはならず、逆電圧は 3V を超えてはなりません。そうしないとデバイスが損傷します。 電源ON/OFF時の突入電流防止対策。 オシロスコープを使用してドライバ回路をテストする場合は、電源を切断してからオシロスコープのプローブを接続します。 電源を入れた状態でプローブをテストすると、突入電流によってデバイスが損傷する可能性があります。

⑶装置は清潔な環境で保管または作業してください。

⑷ より高い温度で動作させると、しきい値電流が増加し、変換周波数が低下し、デバイスの劣化が加速します。 光入力を調整する際には、大きな定格出力を超えないよう光パワーメータを検出する必要があります。

⑸出力電力が指定されたパラメータよりも高い場合、コンポーネントの劣化が促進されます。

⑹機械は完全に加熱するか冷蔵条件下で使用する必要があり、寿命を確保するためにレーザーダイオードの温度は20度以下に厳密に管理されています。

⑺ ダイオードは静電気に敏感なデバイスであり、人体の状態が良好な場合にのみ使用できます。 静電気防止ブレスレットを使用すると、静電気防止が可能になります。

⑻ レーザーの出力波長は動作電流と放熱の影響を受けるため、動作中は良好な放熱条件を維持し、管芯の温度を下げる必要があります。 動作中にレーザーダイオードが過度に上昇するのを防ぐためにヒートシンクが追加されています。

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