Πώς να συνδέσετε μια δίοδο λέιζερ, διάγραμμα. Συναρμολόγηση λέιζερ τσέπης

Σήμερα, πολλές οικιακές και άλλες συσκευές χρησιμοποιούν διόδους λέιζερ (ημιαγωγούς) για να δημιουργήσουν μια στοχευμένη δέσμη. Και οι περισσότεροι σημαντικό σημείο V αυτοσυναρμολόγηση εγκατάσταση λέιζερείναι η σύνδεση της διόδου.

Δίοδος λέιζερ

Από αυτό το άρθρο θα μάθετε για όλα όσα χρειάζεστε για μια υψηλής ποιότητας σύνδεση μιας διόδου λέιζερ.

Χαρακτηριστικά του ημιαγωγού και η σύνδεσή του

Από δίοδο LED μοντέλο λέιζερχαρακτηρίζεται από πολύ μικρή κρυσταλλική επιφάνεια. Σε αυτό το πλαίσιο, παρατηρείται σημαντική συγκέντρωση ισχύος, η οποία οδηγεί σε βραχυπρόθεσμη υπέρβαση της τρέχουσας τιμής στη διασταύρωση. Εξαιτίας αυτού, μια τέτοια δίοδος μπορεί εύκολα να καεί. Επομένως, για να διαρκέσει η δίοδος λέιζερ όσο το δυνατόν περισσότερο, χρειάζεται ένα ειδικό κύκλωμα - οδηγός.

Σημείωση! Οποιαδήποτε δίοδος τύπου λέιζερ πρέπει να τροφοδοτείται με σταθεροποιημένο ρεύμα. Αν και ορισμένες ποικιλίες που παράγουν κόκκινο φως συμπεριφέρονται αρκετά σταθερά, ακόμα κι αν δεν έχουν σταθερή παροχή ρεύματος.

Κόκκινη δίοδος λέιζερ

Αλλά, ακόμα κι αν χρησιμοποιείται πρόγραμμα οδήγησης, δεν μπορεί να συνδεθεί δίοδος σε αυτό. Ένας "αισθητήρας ρεύματος" είναι επίσης απαραίτητος εδώ. Ο ρόλος του παίζεται συχνά από το κοινό σύρμα μιας αντίστασης χαμηλής αντίστασης, η οποία συνδέεται με το κενό μεταξύ αυτών των τμημάτων. Ως αποτέλεσμα, το κύκλωμα έχει ένα σημαντικό μειονέκτημα— το μείον ισχύς αποδεικνύεται ότι «σκίζεται» από το μείον που υπάρχει στο τροφοδοτικό του κυκλώματος. εκτός αυτό το καθεστώςέχει ένα ακόμη μειονέκτημα - υπάρχει απώλεια ισχύος στην αντίσταση μέτρησης ρεύματος.
Όταν σχεδιάζετε να συνδέσετε μια δίοδο λέιζερ, πρέπει να καταλάβετε σε ποιο πρόγραμμα οδήγησης πρέπει να συνδεθεί.

Ταξινόμηση προγραμμάτων οδήγησης

Επί αυτή τη στιγμήΥπάρχουν δύο κύριοι τύποι προγραμμάτων οδήγησης που μπορούν να συνδεθούν στον ημιαγωγό μας:

• οδηγός παλμού. αντιπροσωπεύει ειδική περίπτωσημετατροπέας παλμικής τάσης. Μπορεί να είναι είτε προς τα κάτω είτε προς τα πάνω. Η ισχύς εισόδου τους είναι περίπου ίση με την ισχύ εξόδου. Σε αυτή την περίπτωση, υπάρχει μια ελαφρά μετατροπή της ενέργειας σε θερμότητα. Ένα απλοποιημένο κύκλωμα οδήγησης παλμού μοιάζει με αυτό.

Απλοποιημένο κύκλωμα οδήγησης μεταγωγής

• γραμμικός οδηγός. Το κύκλωμα συνήθως παρέχει περισσότερη τάση σε έναν τέτοιο οδηγό από ό,τι απαιτεί ο ημιαγωγός. Για να σβήσει χρειάζεται ένα τρανζίστορ, το οποίο θα απελευθερώσει την περίσσεια ενέργειας με τη θερμότητα. Ένας τέτοιος οδηγός έχει χαμηλή απόδοση και επομένως χρησιμοποιείται εξαιρετικά σπάνια.

Σημείωση! Όταν χρησιμοποιείτε τσιπ σταθεροποιητή γραμμικού ολοκληρωμένου κυκλώματος, το ρεύμα θα μειωθεί καθώς πέφτει η τάση εισόδου στη δίοδο.

Line Driver Circuit

Λόγω του γεγονότος ότι οποιαδήποτε δίοδος λέιζερ μπορεί να τροφοδοτηθεί μέσω δύο ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙπρογράμματα οδήγησης, το διάγραμμα σύνδεσης θα διαφέρει.

Χαρακτηριστικά σύνδεσης

Το κύκλωμα που θα χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία της διόδου λέιζερ μπορεί να περιέχει όχι μόνο έναν οδηγό και έναν "αισθητήρα ρεύματος", αλλά και μια πηγή ενέργειας - μια μπαταρία ή μπαταρία.

Επιλογή διαγράμματος σύνδεσης

Τυπικά, η μπαταρία/η μπαταρία σε αυτή την περίπτωση πρέπει να έχει τάση 9 V. Εκτός από αυτά, το κύκλωμα πρέπει να περιλαμβάνει μια μονάδα λέιζερ και μια αντίσταση περιορισμού ρεύματος.

Σημείωση! Για να μην ξοδέψετε χρήματα σε δίοδο, μπορεί να αφαιρεθεί Μονάδα DVD. Επιπλέον, αυτό πρέπει να είναι ακριβώς συσκευή υπολογιστή, όχι τυπικός παίκτης.

Μονάδα DVD υπολογιστή

Ο ημιαγωγός λέιζερ έχει τρεις ακροδέκτες (πόδια), δύο εκ των οποίων βρίσκονται στα πλάγια και ένας στη μέση. Η μεσαία έξοδος πρέπει να συνδεθεί στον αρνητικό ακροδέκτη της επιλεγμένης πηγής ρεύματος. Ο θετικός ακροδέκτης πρέπει να συνδεθεί στο αριστερό ή το δεξί "πόδι". Επιλέξτε αριστερά ή σωστη πλευραεξαρτάται από τον κατασκευαστή ημιαγωγών. Επομένως, πρέπει να καθορίσετε ποια έξοδο θα είναι: "+" και "-". Για να γίνει αυτό, πρέπει να εφαρμοστεί ισχύς στον ημιαγωγό. Δύο μπαταρίες, κάθε μία 1,5 βολτ, καθώς και μια αντίσταση 5 ohm θα κάνουν τέλεια τη δουλειά εδώ.
Ο αρνητικός ακροδέκτης στο τροφοδοτικό πρέπει να συνδεθεί στον κεντρικό αρνητικό ακροδέκτη που ορίζεται στη δίοδο. Σε αυτή την περίπτωση, η θετική πλευρά πρέπει να συνδεθεί με κάθε έναν από τους δύο εναπομείναντες ακροδέκτες του ημιαγωγού με τη σειρά του. Έτσι, μπορεί να συνδεθεί και με μικροελεγκτή.
Η τροφοδοσία για τη δίοδο λέιζερ μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας 2-3 Μπαταρίες ΑΑ. Αλλά αν θέλετε, μπορείτε επίσης να συμπεριλάβετε μια μπαταρία από κινητό τηλέφωνο. Σε αυτή την περίπτωση, πρέπει να θυμάστε ότι θα χρειαστείτε μια επιπλέον περιοριστική αντίσταση 20 Ohm.

Σύνδεση σε δίκτυο 220 V

Ο ημιαγωγός μπορεί να τροφοδοτηθεί από 220 V. Αλλά εδώ είναι απαραίτητο να δημιουργηθεί πρόσθετη προστασίααπό υπερτάσεις υψηλής συχνότητας.

Δυνατότητα τροφοδοσίας διόδου από δίκτυο 220 V

Ένα τέτοιο σύστημα θα πρέπει να περιλαμβάνει τα ακόλουθα στοιχεία:

• Ρυθμιστής τάσης;
• αντίσταση περιορισμού ρεύματος
• πυκνωτής;
• δίοδος λέιζερ.

Η αντίσταση και ο σταθεροποιητής θα σχηματίσουν ένα μπλοκ που μπορεί να αποτρέψει τις υπερτάσεις ρεύματος. Για την αποφυγή υπερτάσεων, απαιτείται δίοδος zener. Ο πυκνωτής θα αποτρέψει την εμφάνιση ριπών υψηλής συχνότητας. Εάν ένα τέτοιο κύκλωμα συναρμολογήθηκε σωστά, τότε σταθερή εργασίαημιαγωγός θα είναι εγγυημένος.

Οδηγίες σύνδεσης βήμα προς βήμα

Ο πιο βολικός τρόπος για να δημιουργήσετε μια εγκατάσταση λέιζερ με τα χέρια σας θα είναι ένας κόκκινος ημιαγωγός, ο οποίος έχει ισχύς εξόδουπερίπου 200 milliwatt.

Σημείωση! Αυτός είναι ο ημιαγωγός με τον οποίο είναι εξοπλισμένο κάθε συσκευή αναπαραγωγής DVD υπολογιστή. Αυτό κάνει την εύρεση μιας πηγής φωτός πολύ πιο εύκολη.

Η σύνδεση μοιάζει με αυτό:

• Για τη σύνδεση πρέπει να χρησιμοποιείται ένας ημιαγωγός. Πρέπει να ελεγχθούν για λειτουργικότητα (απλώς συνδέστε σε μια μπαταρία).
• επιλέξτε ένα πιο φωτεινό μοντέλο. Κατά τη δοκιμή της λυχνίας LED υπερύθρων (λαμβάνοντάς την από τη συσκευή αναπαραγωγής υπολογιστή), θα ανάψει ελαφρά κόκκινη. Να το θυμάσαι

ΜΗΝ στοχεύετε στα μάτια, διαφορετικά μπορεί να χάσετε εντελώς την όρασή σας.

Έλεγχος διόδου

• Στη συνέχεια, τοποθετούμε το λέιζερ σε ένα σπιτικό καλοριφέρ. Για να γίνει αυτό, πρέπει να τρυπήσετε μια τρύπα σε μια πλάκα αλουμινίου (πάχους περίπου 4 mm) με τέτοια διάμετρο ώστε η δίοδος να ταιριάζει σε αυτό αρκετά σφιχτά.
• Είναι απαραίτητο να εφαρμόσετε ένα μικρό στρώμα θερμοπλαστικής μεταξύ του λέιζερ και του καλοριφέρ.
• Στη συνέχεια, παίρνουμε μια κεραμική αντίσταση με σύρμα με αντίσταση 20 Ohm με ισχύ 5 W και, παρατηρώντας την πολικότητα, τη συνδέουμε στο κύκλωμα. Μέσω αυτού πρέπει να συνδέσετε το λέιζερ και την πηγή ενέργειας ( μπαταρία κινητούή μπαταρία).
• το ίδιο το λέιζερ πρέπει να παρακαμφθεί χρησιμοποιώντας έναν κεραμικό πυκνωτή που έχει οποιαδήποτε χωρητικότητα.
• Στη συνέχεια, στρέφοντας τη συσκευή μακριά από εσάς, θα πρέπει να τη συνδέσετε στο τροφοδοτικό. Ως αποτέλεσμα, η κόκκινη δέσμη πρέπει να ανάψει.

Κόκκινη δοκός από μια σπιτική συσκευή

Στη συνέχεια, μπορεί να εστιαστεί χρησιμοποιώντας έναν αμφίκυρτο φακό. Εστιάστε το για λίγα δευτερόλεπτα σε ένα σημείο του χαρτιού που απορροφά το κόκκινο φάσμα. Το λέιζερ θα αφήσει ένα κόκκινο φως πάνω του.
Όπως μπορείτε να δείτε, έχουμε μια συσκευή που λειτουργεί που είναι συνδεδεμένη σε δίκτυο 220 V διάφορα σχήματακαι επιλογές σύνδεσης, μπορείτε να δημιουργήσετε διαφορετικές συσκευές, ακόμη και έναν δείκτη λέιζερ τσέπης.

συμπέρασμα

Όταν συνδέετε μια δίοδο λέιζερ, πρέπει να θυμάστε τον ασφαλή χειρισμό και επίσης να γνωρίζετε τις αποχρώσεις που υπάρχουν στη λειτουργία της. Μετά από αυτό, το μόνο που μένει είναι να επιλέξετε το κύκλωμα που σας αρέσει και να συνδέσετε τον ημιαγωγό. Το κύριο πράγμα που πρέπει να θυμάστε είναι ότι όλες οι επαφές πρέπει να είναι καλά σφραγισμένες, διαφορετικά το εξάρτημα μπορεί να καεί κατά τη λειτουργία.

Υπολογισμός lumen ανά άτομο τετραγωνικό μέτρογια διαφορετικά δωμάτια

Σε αυτήν την ανάρτηση θα περιγράψω πώς συναρμολόγησα έναν μωβ δείκτη λέιζερ από σκουπίδια που είχα στα χέρια μου. Για αυτό χρειαζόμουν: μια βιολετί δίοδο λέιζερ, έναν ρυθμιστή για τη σύγκλιση της δέσμης φωτός, μέρη του οδηγού, ένα περίβλημα για το λέιζερ, ένα τροφοδοτικό, ένα καλό συγκολλητικό σίδερο, ίσια χέρια και την επιθυμία για δημιουργία.

Εάν ενδιαφέρεστε και θέλετε να εμβαθύνετε στα ηλεκτρονικά, ανατρέξτε στο cat.

Συνάντησα έναν νεκρό κόφτη Blu-ray. Ήταν κρίμα να το πετάξω, αλλά δεν ήξερα τι θα μπορούσε να γίνει από αυτό. Έξι μήνες αργότερα έπεσα πάνω σε ένα βίντεο που έδειχνε ένα τέτοιο σπιτικό «παιχνίδι». Εδώ είναι που το Blu-ray είναι χρήσιμο!

Το σύστημα ανάγνωσης-εγγραφής της μονάδας χρησιμοποιεί μια δίοδο λέιζερ. Στις περισσότερες περιπτώσεις μοιάζει με αυτό:

Ή σαν αυτό.

Για την τροφοδοσία της "κόκκινης" διόδου χρειάζονται 3-3,05 βολτ και από 10-15 έως 1500-2500 milliamps, ανάλογα με την ισχύ της.
Αλλά η "μωβ" δίοδος απαιτεί έως και 4,5-4,9 βολτ, οπότε τροφοδοτήστε την μέσω μιας αντίστασης από μπαταρία λιθίουδεν θα δουλέψει. Θα πρέπει να φτιάξουμε έναν οδηγό.

Επειδή είχα μια θετική εμπειρία με το τσιπ ZXSC400, το επέλεξα χωρίς δισταγμό. Αυτό το τσιπ είναι ένα πρόγραμμα οδήγησης για ισχυρά LED. Φύλλο δεδομένων. Δεν ασχολήθηκα με την καλωδίωση με τη μορφή τρανζίστορ, διόδου και επαγωγής - όλα προέρχονται από το φύλλο δεδομένων.

Έφτιαξα μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος για το πρόγραμμα οδήγησης λέιζερ, γνωστή σε πολλούς ραδιοερασιτέχνες ως LUT (Laser Ironing Technology). Για αυτό χρειάζεστε έναν εκτυπωτή λέιζερ. Το διάγραμμα σχεδιάστηκε στο πρόγραμμα SprintLayout5 και εκτυπώθηκε σε φιλμ για περαιτέρω μεταφορά του σχεδίου στον κειμενολιθο. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε σχεδόν οποιοδήποτε φιλμ, αρκεί να μην κολλήσει στον εκτυπωτή και να εκτυπώσει καλά. Η ταινία από πλαστικούς φακέλους φακέλων είναι αρκετά κατάλληλη.

Αν δεν υπάρχει ταινία, δεν χρειάζεται να στεναχωριέσαι! Δανειζόμαστε ένα γυναικείο γυαλιστερό περιοδικό από μια φίλη ή σύζυγο, κόβουμε την πιο αδιάφορη σελίδα από αυτό και το προσαρμόζουμε σε μέγεθος Α4. Στη συνέχεια εκτυπώνουμε.

Στην παρακάτω φωτογραφία μπορείτε να δείτε ένα φιλμ με εφαρμοσμένο γραφίτη με τη μορφή διάταξης κυκλώματος και ένα κομμάτι PCB προετοιμασμένο για τη μεταφορά του γραφίτη. Το επόμενο βήμα θα είναι η προετοιμασία του PCB. Είναι καλύτερο να πάρουμε ένα κομμάτι διπλάσιο από το διάγραμμά μας, ώστε να είναι πιο βολικό να το πιέσουμε στην επιφάνεια στο επόμενο βήμα. Η επιφάνεια του χαλκού πρέπει να λειανθεί και να απολιπανθεί.
Τώρα πρέπει να μεταφέρετε το "σχέδιο". Βρίσκουμε ένα σίδερο στην ντουλάπα και το ανάβουμε. Όσο ζεσταίνεται, τοποθετούμε ένα χαρτί με το κύκλωμα στο PCB.

Μόλις ζεσταθεί το σίδερο, πρέπει να σιδερώσετε προσεκτικά τη μεμβράνη μέσα από το χαρτί.

Αυτό το βίντεο δείχνει τη διαδικασία πολύ καθαρά.

Όταν «κολλήσει» στο PCB, μπορείτε να απενεργοποιήσετε το σίδερο και να προχωρήσετε στο επόμενο βήμα.

Μετά τη μεταφορά του γραφίτη χρησιμοποιώντας ένα κανονικό σίδερο, μοιάζει με αυτό:

Εάν ορισμένα κομμάτια δεν μεταφέρθηκαν ή δεν μεταφέρθηκαν πολύ καλά, μπορούν να διορθωθούν με ένα μαρκαδόρο CD και μια αιχμηρή βελόνα. Συνιστάται η χρήση μεγεθυντικού φακού, τα κομμάτια είναι αρκετά μικρά, μόνο 0,4 mm. Ο πίνακας είναι έτοιμος για χάραξη.

Θα δηλητηριάσουμε με χλωριούχο σίδηρο. 150 ρούβλια ανά βάζο, διαρκεί πολύ.

Αραιώνουμε το διάλυμα, ρίχνουμε το τεμάχιο εργασίας μας εκεί, "ανακατεύουμε" τον πίνακα και περιμένουμε το αποτέλεσμα.

Μην ξεχάσετε να ελέγξετε τη διαδικασία. Τραβήξτε προσεκτικά την σανίδα με τσιμπιδάκια (είναι επίσης καλύτερα να τα αγοράσετε, με αυτόν τον τρόπο θα γλιτώσουμε από την περίσσεια ψάθας και τη «μοχλό» συγκόλλησης στη μελλοντική σανίδα κατά τη συγκόλληση).

Λοιπόν, ο πίνακας είναι χαραγμένος!

Καθαρίστε το προσεκτικά με λεπτό γυαλόχαρτο, εφαρμόστε flux και τενεκέ το. Αυτό συμβαίνει μετά το σέρβις.

Μπορείτε να εφαρμόσετε λίγο περισσότερη συγκόλληση στα τακάκια επαφής από οπουδήποτε αλλού, για να κάνετε τη συγκόλληση των εξαρτημάτων πιο βολική και χωρίς να εφαρμόσετε πρόσθετη συγκόλληση.

Θα συναρμολογήσουμε το πρόγραμμα οδήγησης σύμφωνα με αυτό το σχήμα. Σημείωση: R1 - 18 milliOhm, αλλά όχι megaohm!

Κατά τη συγκόλληση, είναι καλύτερο να χρησιμοποιήσετε ένα συγκολλητικό σίδερο με λεπτή άκρη για ευκολία, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα μεγεθυντικό φακό, επειδή τα εξαρτήματα είναι αρκετά μικρά. Για αυτή τη συγκόλληση, χρησιμοποιείται flux LTI-120.

Έτσι, η σανίδα είναι πρακτικά συγκολλημένη.

Το καλώδιο είναι κολλημένο στη θέση της αντίστασης 0,028 Ohm, αφού είναι απίθανο να βρούμε μια τέτοια αντίσταση. Μπορείτε να συγκολλήσετε 3-4 βραχυκυκλωτήρες SMD παράλληλα (μοιάζουν με αντιστάσεις, αλλά με την ένδειξη 0), έχουν περίπου 0,1 ohm πραγματική αντίσταση.

Αλλά δεν υπήρχαν, οπότε χρησιμοποίησα το κανονικό χάλκινο σύρμαπαρόμοια αντίσταση. Δεν το μέτρησα ακριβώς - μερικούς υπολογισμούς από κάποια ηλεκτρονική αριθμομηχανή.

Δοκιμάζουμε.

Η τάση έχει ρυθμιστεί μόνο στα 4,5 βολτ, επομένως το φως δεν είναι πολύ φωτεινό.

Φυσικά, η σανίδα φαίνεται λίγο βρώμικη πριν ξεπλυθεί η ροή. Μπορείτε να το ξεπλύνετε με απλό οινόπνευμα.

Τώρα αξίζει να γράψετε για το collimator. Το γεγονός είναι ότι η ίδια η δίοδος λέιζερ δεν λάμπει με μια λεπτή δέσμη. Εάν το ενεργοποιήσετε χωρίς οπτικά, θα λάμπει σαν κανονικό LED με απόκλιση 50-70 μοιρών. Για να δημιουργήσετε μια δέσμη, χρειάζεστε οπτικά και ένα ίδιο το collimator.

Το collimator παραγγέλθηκε από την Κίνα. Περιέχει επίσης μια αδύναμη κόκκινη δίοδο, αλλά δεν τη χρειαζόμουν. Η παλιά δίοδος μπορεί να κοπεί με ένα κανονικό μπουλόνι M6.

Ξεβιδώστε το collimator, ξεβιδώστε το φακό και πίσω, ξεκολλήστε το πρόγραμμα οδήγησης από τη δίοδο. Σφίγγουμε το υπόλοιπο κούμπωμα σε μέγγενη. Μπορείτε να χτυπήσετε τη δίοδο χτυπώντας την.
Η δίοδος έχει χτυπηθεί.

Τώρα πρέπει να πιέσετε τη νέα μωβ δίοδο.
Αλλά δεν μπορείτε να πιέσετε τα πόδια της διόδου και είναι άβολο να τα πιέσετε με οποιονδήποτε άλλο τρόπο.
Τι να κάνω?
Το πίσω μέρος του collimator είναι εξαιρετικό για αυτό.
Εισάγουμε τη νέα δίοδο με τα πόδια της στην τρύπα στο πίσω μέρος του κυλίνδρου και τη σφίγγουμε σε μέγγενη.
Σφίξτε ομαλά τη μέγγενη έως ότου η δίοδος πιεστεί τελείως στον ρυθμιστή.

Έτσι, το πρόγραμμα οδήγησης και το collimator συναρμολογούνται.
Τώρα προσαρμόζουμε το collimator στην "κεφαλή" του λέιζερ μας και κολλάμε τη δίοδο στις εξόδους του προγράμματος οδήγησης χρησιμοποιώντας καλώδια ή απευθείας στην πλακέτα οδηγού.

Ως σώμα, αποφάσισα να χρησιμοποιήσω έναν απλό φακό από ένα κατάστημα υλικού για εκατό ρούβλια.
Μοιάζει με αυτό:

Όλο το υλικό για το laser και το collimator.

Ένας μαγνήτης είναι στερεωμένος στο μανταλάκι για εύκολη προσάρτηση.
Το μόνο που μένει είναι να τοποθετήσετε τη συσκευή λέιζερ στο περίβλημα και να τη σφίξετε.

Διάταξη Sprint 5, αρχεία διάταξης πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος V

Δίοδοι λέιζερ - παλαιότερα σχετιζόταν με την κατασκευή λέιζερ μεγάλες δυσκολίες, αφού αυτό απαιτεί μικρό κρύσταλλο και ανάπτυξη κυκλώματος για τη λειτουργία του. Για έναν απλό ραδιοερασιτέχνη, ένα τέτοιο έργο ήταν αδύνατο.

Με την ανάπτυξη νέων τεχνολογιών, η δυνατότητα λήψης ακτίνας λέιζερ σε καθημερινές συνθήκες έχει γίνει πραγματικότητα. Η βιομηχανία ηλεκτρονικών σήμερα παράγει μικροσκοπικούς ημιαγωγούς που μπορούν να δημιουργήσουν μια δέσμη λέιζερ. Οι δίοδοι λέιζερ έγιναν αυτοί οι ημιαγωγοί.

Η αυξημένη οπτική ισχύς και οι εξαιρετικές λειτουργικές παράμετροι του ημιαγωγού καθιστούν δυνατή τη χρήση του συσκευές μέτρησηςαυξημένη ακρίβεια τόσο στην παραγωγή, στην ιατρική, όσο και στην καθημερινή ζωή. Αποτελούν τη βάση για τη γραφή και την ανάγνωση δίσκων υπολογιστή, σχολείο δείκτες λέιζερ, μετρητές στάθμης, μετρητές απόστασης και πολλές άλλες χρήσιμες συσκευές για τον άνθρωπο.

Η εμφάνιση ενός τέτοιου νέου ηλεκτρονικού στοιχείου είναι μια επανάσταση στη δημιουργία ηλεκτρονικές συσκευέςποικίλης πολυπλοκότητας. Διόδους υψηλή ισχύςσχηματίζουν μια δέσμη που χρησιμοποιείται στην ιατρική για την εκτέλεση διαφόρων χειρουργικών επεμβάσεων, ιδίως για την αποκατάσταση της όρασης. Η ακτίνα λέιζερ είναι σε θέση να διορθώσει γρήγορα τον φακό του ματιού.

Οι δίοδοι λέιζερ χρησιμοποιούνται σε όργανα μέτρησηςστην καθημερινή ζωή και τη βιομηχανία. Οι συσκευές κατασκευάζονται με διαφορετική δύναμη. Μια ισχύς 8 W είναι αρκετή για τη συναρμολόγηση ενός φορητού μετρητή στάθμης στο σπίτι. Αυτή η συσκευή είναι αξιόπιστη στη λειτουργία και είναι ικανή να δημιουργήσει μια δέσμη λέιζερ πολύ μεγάλου μήκους. Η είσοδος μιας ακτίνας λέιζερ στα μάτια είναι πολύ επικίνδυνη, καθώς σε μικρή απόσταση η ακτίνα μπορεί να βλάψει τους μαλακούς ιστούς.

Σχεδιασμός και αρχή λειτουργίας

ΣΕ απλή δίοδοςΣτη συνέχεια εφαρμόζεται θετική τάση στην άνοδο μιλάμε γιασχετικά με την πόλωση της διόδου προς την εμπρός κατεύθυνση. Τρύπες από την περιοχή "p" εγχέονται στην περιοχή "n" της ένωσης p-n και από την περιοχή "n" στην περιοχή "p" του ημιαγωγού. Όταν μια οπή και ένα ηλεκτρόνιο βρίσκονται το ένα δίπλα στο άλλο, ανασυνδυάζονται και απελευθερώνουν ενέργεια φωτονίων με ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος και φωνόνιο. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται αυθόρμητη εκπομπή. Στα LED είναι η κύρια πηγή.

Αλλά υπό ορισμένες συνθήκες, μια οπή και ένα ηλεκτρόνιο μπορεί να βρίσκονται στο ίδιο μέρος πριν από τον ανασυνδυασμό πολύς καιρός(αρκετά μικροδευτερόλεπτα). Εάν ένα φωτόνιο με συχνότητα συντονισμού περάσει από αυτήν την περιοχή αυτή τη στιγμή, θα προκαλέσει αναγκαστικό ανασυνδυασμό και ένα δεύτερο φωτόνιο θα απελευθερωθεί. Η κατεύθυνση, η φάση και το διάνυσμα πόλωσής του θα συμπίπτουν απολύτως με το πρώτο φωτόνιο.

Ο ημιαγωγός κρύσταλλος είναι κατασκευασμένος στη μορφή λεπτή πλάκαορθογώνιο σχήμα. Στην πραγματικότητα, αυτή η πλάκα παίζει το ρόλο ενός οπτικού κυματοδηγού στον οποίο η ακτινοβολία δρα σε περιορισμένο όγκο. Το επιφανειακό στρώμα του κρυστάλλου τροποποιείται για να σχηματίσει την περιοχή «n». Το κάτω στρώμα χρησιμεύει για τη δημιουργία της περιοχής "p".

Το τελικό αποτέλεσμα είναι μια επίπεδη διασταύρωση p-n σημαντικής περιοχής. Τα δύο πλευρικά άκρα του κρυστάλλου γυαλίζονται για να δημιουργήσουν παράλληλα λεία επίπεδα που σχηματίζουν ένα οπτικό αντηχείο. Ένα τυχαίο φωτόνιο κάθετο στα επίπεδα της αυθόρμητης εκπομπής θα ταξιδεύει κατά μήκος ολόκληρου του οπτικού κυματοδηγού. Σε αυτή την περίπτωση, πριν φύγει έξω, το φωτόνιο θα ανακλαστεί πολλές φορές από τα άκρα και περνώντας κατά μήκος των συντονιστών, θα δημιουργήσει αναγκαστικό ανασυνδυασμό, σχηματίζοντας νέα φωτόνια με τις ίδιες παραμέτρους, που θα προκαλέσει αύξηση της ακτινοβολίας. Όταν το κέρδος ξεπεράσει την απώλεια, θα ξεκινήσει η δημιουργία δέσμης λέιζερ.

Υπάρχουν διάφοροι τύποι διόδων λέιζερ. Τα κύρια κατασκευάζονται σε ιδιαίτερα λεπτά στρώματα. Η δομή τους είναι ικανή να δημιουργεί ακτινοβολία μόνο παράλληλα. Αλλά αν ο κυματοδηγός είναι φαρδύς σε σύγκριση με το μήκος κύματος, τότε θα λειτουργεί σε διάφορους εγκάρσιους τρόπους. Τέτοιες δίοδοι λέιζερ ονομάζονται δίοδοι λέιζερ πολλαπλών κατοικιών.

Η χρήση τέτοιων λέιζερ δικαιολογείται για τη δημιουργία αυξημένης ισχύος ακτινοβολίας χωρίς σύγκλιση δέσμης υψηλής ποιότητας. Επιτρέπεται κάποια διασπορά. Αυτό το αποτέλεσμα χρησιμοποιείται για την άντληση άλλων λέιζερ, στη χημική παραγωγή, εκτυπωτές λέιζερ. Ωστόσο, εάν είναι απαραίτητη μια συγκεκριμένη εστίαση της δέσμης, ο κυματοδηγός πρέπει να είναι κατασκευασμένος με πλάτος συγκρίσιμο με το μήκος κύματος.

Σε αυτή την περίπτωση, το πλάτος της δέσμης εξαρτάται από τα όρια που επιβάλλονται από την περίθλαση. Τέτοιες συσκευές χρησιμοποιούνται στη μνήμη οπτικές συσκευές, τεχνολογία οπτικών ινών, δείκτες λέιζερ. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι αυτά τα λέιζερ δεν είναι ικανά να υποστηρίξουν πολλαπλές διαμήκεις λειτουργίες και να εκπέμπουν δέσμη λέιζερ σε διαφορετικά μήκηκύματα ταυτόχρονα. Το χάσμα ζώνης μεταξύ των ενεργειακών επιπέδων των περιοχών «p» και «n» της διόδου επηρεάζει το μήκος κύματος της δέσμης.

Η δέσμη λέιζερ αποκλίνει αμέσως στην έξοδο, καθώς το στοιχείο εκπομπής είναι πολύ λεπτό. Για να αντισταθμιστεί αυτό το φαινόμενο και να δημιουργηθεί μια λεπτή δέσμη, χρησιμοποιούνται συγκλίνοντες φακοί. Για ευρείες λέιζερ πολλαπλών κατοικιών, χρησιμοποιούνται κυλινδρικοί φακοί. Στην περίπτωση των λέιζερ ενός σπιτιού, όταν χρησιμοποιούνται συμμετρικοί φακοί, η δέσμη λέιζερ θα έχει ελλειπτική διατομή, καθώς η κατακόρυφη απόκλιση υπερβαίνει το μέγεθος της δέσμης στο οριζόντιο επίπεδο. Ένα καλό παράδειγμα αυτού είναι ο δείκτης λέιζερ.

Στη θεωρούμενη στοιχειώδη συσκευή, είναι αδύνατο να διακρίνουμε ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος, εκτός από το κύμα του οπτικού συντονιστή. Σε συσκευές που έχουν υλικό ικανό να ενισχύσει τη δέσμη μέσα μεγάλο διάστημασυχνότητες, και με πολλούς τρόπους, είναι δυνατή η δράση σε διαφορετικά κύματα.

Τυπικά, οι δίοδοι λέιζερ λειτουργούν σε ένα μόνο μήκος κύματος, το οποίο όμως έχει σημαντική αστάθεια και εξαρτάται από διάφορους παράγοντες.

ποικιλίες

Ο σχεδιασμός των διόδων που συζητήθηκαν παραπάνω έχει δομή n-p. Τέτοιες δίοδοι έχουν χαμηλή απόδοση, απαιτούν σημαντική ισχύ εισόδου και λειτουργούν μόνο σε παλμική λειτουργία. Δεν μπορούν να λειτουργήσουν με άλλο τρόπο, καθώς θα υπερθερμανθούν γρήγορα, επομένως δεν χρησιμοποιούνται ευρέως στην πράξη.

Λέιζερ διπλής ετεροδομής έχουν ένα στρώμα ουσίας με ένα στενό διάκενο ζώνης. Αυτό το στρώμα βρίσκεται ανάμεσα σε στρώματα υλικού που έχει μεγάλο διάκενο. Τυπικά, το αρσενίδιο του γαλλίου και το αρσενίδιο του γαλλίου χρησιμοποιούνται για την κατασκευή ενός λέιζερ διπλής ετεροδομής. Κάθε μία από αυτές τις συνδέσεις με δύο διαφορετικούς ημιαγωγούς ονομάζεται ετεροδομή.

Το πλεονέκτημα των λέιζερ με αυτή την ειδική δομή είναι ότι η περιοχή των οπών και των ηλεκτρονίων, που ονομάζεται ενεργή περιοχή, βρίσκεται στο μεσαίο λεπτό στρώμα. Κατά συνέπεια, πολλά περισσότερα ζεύγη οπών και ηλεκτρονίων θα δημιουργήσουν ενίσχυση. Στην περιοχή με χαμηλό κέρδος θα μείνουν λίγα τέτοια ζευγάρια. Επιπλέον, το φως θα ανακλάται από τις ετεροσυνδέσεις. Με άλλα λόγια, η ακτινοβολία θα είναι εξ ολοκλήρου στην περιοχή του μεγαλύτερου αποτελεσματικού κέρδους.

Κβαντική δίοδος

Κάνοντας το μεσαίο στρώμα της διόδου πιο λεπτό, αρχίζει να λειτουργεί ως κβαντικό φρεάτιο. Επομένως, η ηλεκτρονική ενέργεια θα κβαντιστεί κατακόρυφα. Η διαφορά μεταξύ των ενεργειακών επιπέδων των κβαντικών πηγαδιών χρησιμοποιείται για την παραγωγή ακτινοβολίας αντί για μελλοντικό φράγμα.

Αυτό είναι αποτελεσματικό στον έλεγχο της κυματομορφής της δέσμης ανάλογα με το πάχος του μεσαίου στρώματος. Αυτός ο τύπος λέιζερ είναι πολύ πιο αποτελεσματικός, σε αντίθεση με ένα λέιζερ μονής στρώσης, καθώς η πυκνότητα των οπών και των ηλεκτρονίων κατανέμεται πιο ομοιόμορφα.

Δίοδοι λέιζερ ετεροδομής

Το κύριο χαρακτηριστικό των λέιζερ λεπτής στρώσης είναι ότι δεν είναι σε θέση να συγκρατήσουν αποτελεσματικά μια δέσμη φωτός. Για την επίλυση αυτού του προβλήματος εφαρμόζονται δύο επιπλέον στρώματα και στις δύο πλευρές του κρυστάλλου, τα οποία έχουν χαμηλότερο δείκτη διάθλασης, σε αντίθεση με τα κεντρικά στρώματα. Παρόμοια δομήμοιάζει με ελαφρύ οδηγό. Κρατάει πολύ καλύτερα το δοκάρι. Πρόκειται για ετεροδομές με ξεχωριστό περιορισμό. Τα περισσότερα λέιζερ κατασκευάστηκαν χρησιμοποιώντας αυτή την τεχνολογία στη δεκαετία του '90.

Λέιζερ με ανάδραση Χρησιμοποιείται κυρίως για επικοινωνίες οπτικών ινών. Για να σταθεροποιηθεί το κύμα р-n διασταύρωσηεκτελείται μια εγκάρσια εγκοπή για τη δημιουργία πλέγματος περίθλασης. Εξαιτίας αυτού, μόνο ένα μήκος κύματος επιστρέφεται στον συντονιστή και ενισχύεται. Τέτοια λέιζερ έχουν σταθερό μήκος κύματος. Καθορίζεται από το βήμα της εγκοπής του σχάρας. Η εγκοπή αλλάζει υπό την επίδραση της θερμοκρασίας. Αυτό το μοντέλο λέιζερ είναι η βάση των τηλεπικοινωνιακών οπτικών συστημάτων.

Υπάρχουν και δίοδοι λέιζερ VСSEL και VECSEL, τα οποία είναι μοντέλα που εκπέμπουν επιφάνεια με κατακόρυφο αντηχείο. Η διαφορά τους είναι ότι το μοντέλο ΣΚΑΦΟΣΤο αντηχείο είναι εξωτερικό και ο σχεδιασμός του είναι διαθέσιμος με οπτική και ρεύμα άντλησης.

Χαρακτηριστικά σύνδεσης

Οι δίοδοι λέιζερ χρησιμοποιούνται σε πολλές εφαρμογές όπου απαιτείται κατευθυνόμενη δέσμη φωτός. Η κύρια διαδικασία για τη συναρμολόγηση μιας συσκευής χρησιμοποιώντας ένα λέιζερ με τα χέρια σας είναι η σωστή σύνδεση.

Οι δίοδοι λέιζερ διαφέρουν από τις δίοδοι LED στο ότι έχουν ένα μικροσκοπικό κρύσταλλο. Επομένως, συγκεντρώνεται σε αυτό μεγάλη ποσότητα ισχύος και κατά συνέπεια η ποσότητα του ρεύματος, που μπορεί να οδηγήσει σε αστοχία του. Για να διευκολυνθεί η λειτουργία του λέιζερ, υπάρχουν ειδικά κυκλώματα συσκευών που ονομάζονται προγράμματα οδήγησης.

Τα λέιζερ απαιτούν σταθερή παροχή ρεύματος. Ωστόσο, υπάρχουν μοντέλα τους που έχουν μια κόκκινη λάμψη της δέσμης και λειτουργούν σε κανονική λειτουργία ακόμη και με ασταθές δίκτυο. Εάν υπάρχει πρόγραμμα οδήγησης, τότε η δίοδος εξακολουθεί να μην μπορεί να συνδεθεί απευθείας. Για να γίνει αυτό, χρειάζεστε επιπλέον έναν αισθητήρα ρεύματος, ο ρόλος του οποίου παίζεται συχνά από μια αντίσταση που συνδέεται μεταξύ αυτών των στοιχείων.

Αυτή η σύνδεση έχει το μειονέκτημα ότι ο αρνητικός πόλος του τροφοδοτικού δεν συνδέεται στο μείον του κυκλώματος. Ένα άλλο μειονέκτημα είναι η πτώση ισχύος στην αντίσταση. Επομένως, πριν συνδέσετε το λέιζερ, πρέπει να επιλέξετε προσεκτικά το πρόγραμμα οδήγησης.

Τύποι προγραμμάτων οδήγησης

Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι προγραμμάτων οδήγησης που μπορούν να παρέχουν κανονική λειτουργίαλειτουργία διόδων λέιζερ.

Οδηγός παλμού γίνεται κατ' αναλογία με μετατροπέα παλμικής τάσης ικανό να αυξάνει και να μειώνει αυτήν την παράμετρο. Οι ισχύς εξόδου και εισόδου ενός τέτοιου προγράμματος οδήγησης είναι περίπου ίσες. Ωστόσο, υπάρχει κάποια παραγωγή θερμότητας, η οποία καταναλώνει μικρή ποσότητα ενέργειας.

Οδηγός γραμμής λειτουργεί σύμφωνα με ένα κύκλωμα που τις περισσότερες φορές παρέχει στη δίοδο περισσότερη τάση από αυτή που απαιτείται. Για τη μείωση του, χρειάζεται ένα τρανζίστορ για τη μετατροπή της περίσσειας ενέργειας σε θερμότητα. Το πρόγραμμα οδήγησης έχει χαμηλή απόδοση, επομένως δεν χρησιμοποιείται ευρέως.

Όταν χρησιμοποιείτε γραμμικά μικροκυκλώματα ως σταθεροποιητές, καθώς μειώνεται η τάση εισόδου, το ρεύμα της διόδου θα μειωθεί.

Δεδομένου ότι τα λέιζερ τροφοδοτούνται από δύο τύπους προγραμμάτων οδήγησης, τα διαγράμματα σύνδεσης είναι διαφορετικά.

Το κύκλωμα μπορεί επίσης να περιλαμβάνει μια πηγή ενέργειας με τη μορφή μπαταρίας ή συσσωρευτή.

Οι μπαταρίες πρέπει να παράγουν 9 βολτ. Το κύκλωμα πρέπει επίσης να έχει μια αντίσταση περιορισμού ρεύματος και μια μονάδα λέιζερ. Οι δίοδοι λέιζερ μπορούν να βρεθούν σε μια ελαττωματική μονάδα δίσκου υπολογιστή.

Η δίοδος λέιζερ έχει 3 εξόδους. Ο μεσαίος πείρος συνδέεται με το μείον (συν) του τροφοδοτικού. Το plus συνδέεται με το δεξί ή το αριστερό πόδι, ανάλογα με τον κατασκευαστή. Για να προσδιορίσετε τη σωστή ακίδα για σύνδεση, πρέπει να τροφοδοτήσετε το ρεύμα. Για να το κάνετε αυτό, μπορείτε να πάρετε δύο μπαταρίες 1,5 V και αντίσταση 5 Ohm. Το μείον της πηγής συνδέεται με το μεσαίο σκέλος της διόδου και το συν πρώτα προς τα αριστερά και μετά στο δεξί πόδι. Μέσα από ένα τέτοιο πείραμα, μπορείτε να δείτε ποιο από αυτά τα πόδια είναι το «εργαζόμενο». Με την ίδια μέθοδο, η δίοδος συνδέεται με τον μικροελεγκτή.

Οι δίοδοι λέιζερ μπορούν να τροφοδοτηθούν από μπαταρίες AA ή επαναφορτιζόμενες μπαταρίες κινητό τηλέφωνο. Ωστόσο, δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι απαιτείται μια πρόσθετη περιοριστική αντίσταση 20 ohms.

Σύνδεση σε οικιακό δίκτυο

Για να γίνει αυτό, πρέπει να παρέχετε βοηθητική προστασία από υπερτάσεις τάσης. υψηλή συχνότητα.

Ο σταθεροποιητής και η αντίσταση δημιουργούν ένα μπλοκ που αποτρέπει τις υπερτάσεις ρεύματος. Μια δίοδος zener χρησιμοποιείται για την εξίσωση της τάσης. Η χωρητικότητα αποτρέπει τις υπερτάσεις υψηλής συχνότητας. Στο σωστή συναρμολόγησηεξασφαλίζει σταθερή λειτουργία λέιζερ.

Διαδικασία σύνδεσης

Το πιο βολικό για λειτουργία θα είναι μια κόκκινη δίοδος με ισχύ περίπου 200 mW. Τέτοιες δίοδοι λέιζερ εγκαθίστανται σε μονάδες δίσκου υπολογιστή.

• Πριν τη σύνδεση με μπαταρία, ελέγξτε τη λειτουργία της διόδου λέιζερ.
• Πρέπει να επιλέξετε τον πιο φωτεινό ημιαγωγό. Εάν η δίοδος λαμβάνεται από σκληρός δίσκοςυπολογιστή, λάμπει με υπέρυθρο φως. Η ακτίνα λέιζερ δεν πρέπει να είναι στραμμένη προς τα μάτια, καθώς αυτό θα προκαλέσει βλάβη στα μάτια.
• Η δίοδος είναι τοποθετημένη σε καλοριφέρ για ψύξη, σε μορφή πλάκας αλουμινίου. Για να το κάνετε αυτό, τρυπήστε εκ των προτέρων μια τρύπα.
• Εφαρμόστε θερμική πάστα μεταξύ της διόδου και του καλοριφέρ.
• Συνδέστε μια αντίσταση 20 Ohm και 5 watt σύμφωνα με το κύκλωμα με μπαταρίες και λέιζερ.
• Παράκαμψη διόδου κεραμικός πυκνωτήςοποιαδήποτε χωρητικότητα.
• Γυρίστε τη δίοδο μακριά από εσάς και ελέγξτε τη λειτουργία της συνδέοντας το ρεύμα. Θα πρέπει να εμφανιστεί μια κόκκινη δέσμη.

Κατά τη σύνδεση, προσέξτε την ασφάλεια. Όλες οι συνδέσεις πρέπει να είναι υψηλής ποιότητας.