Посібник із розводки лазерних діодів: конфігурація контактів, полярність і сумісність драйверів

A лазерний діодпакет може виглядати оманливо простим. Типовий пристрій TO-can може мати лише два, три або чотири проводи, однак неправильне підключення цих проводів може означати що завгодно: від нестабільного оптичного вихідного сигналу до пошкодження діода.

Проблема в тому, що єдиного немаєлазерний діодрозпіновкаце стосується кожного пакету. Два лазерних діода можуть мати однаковий діаметр банки, однакову оптичну потужність і навіть однакову кількість контактів, використовуючи різні внутрішні з’єднання.

Для інженерів, які замінюють діод або інтегрують його в систему OEM, безпечний підхід є простим: визначте фактичнийконфігурація контактів лазерного діода, перевірте полярність, зрозумійте, що робить фотодіод монітора, а потім перевірте, чи вибраний драйвер лазерного діода підтримує таке електричне розташування.

У центрі упаковки знаходиться сам лазерний діод ізLD аноді анLD катод. Застосуйте правильний прямий струм, і з'єднання випромінює лазерне світло.

Багато лазерних діодів TO-can також містять другий напівпровідниковий пристрій: aфотодіод монітора, часто скорочено PD або MPD. Він виявляє частину оптичного виходу, зазвичай із задньої сторони лазерного резонатора. Цей сигнал може використовуватися драйвером лазерного діода для моніторингу виходу або підтримки постійної оптичної потужності. Ньюпорт, наприклад, описує моніторинг задньої-фасети як спосіб підтримувати вихід лазера на постійному рівні потужності.

Ось чому три{0}}контактний лазерний діод не слід розглядати як «позитивний, негативний і контрольний».

Третій провід зазвичай пов'язаний з фотодіодом монітора або спільним електричним з'єднанням між LD і PD. Залежно від пристрою до металевого корпусу можна також підключити один провід.

Ця відмінність має значення. Theполярність лазерного діодаі полярність фотодіода – це окремі питання, і обидва можуть впливати на спосіб підключення пристрою до драйвера.

Кількість контактів дає вам корисну відправну точку, але не універсальну схему підключення.

Наприклад, 14-контактний лазерний діод «метелик» — це зовсім інша проблема інтеграції, ніж 5,6-міліметровий три-контактний TO-can. Додаткові контакти можуть бути пов’язані з контролем температури, моніторингом та іншими функціями комплекту, а не з самим лазерним переходом.

Важливе правило просте:

Кількість проводів не визначає електричну цоколевку.

Ніколи не припускайте, що висновок 1 завжди є анодом лазерного діода або що центральний провід кожного пакета з трьома-контактами завжди заземлений.

TheРозпиновка 3-контактного лазерного діодатут починаються багато помилок підключення.

Пакет, що містить як лазерний діод, так і фотодіод для монітора, можна підключити кількома способами. У спільному-розташуванні анода LD і PD мають спільний анодний зв’язок. У загальній-конфігурації катода їхні катоди мають спільний зв’язок.

Існують також змішані аранжування, в якихLD катод і PD анодподілитися терміналом абоLD анод і PD катодпоширені. Спільний термінал також може бути прив'язаний до металевого корпусу, залежно від конструкції корпусу.

Це не просто теоретичне розрізнення. Документація виробника показує реальні пристрої з певним розташуванням. В одному прикладі каталогу Thorlabs використовується контакт 1 як лазерний катод, контакт 2 як звичайний корпус і контакт 3 як анод діода монітора. Цей приклад корисний саме тому, що він демонструє, чому лише фізичного положення проводу недостатньо для ідентифікації невідомого діода.

Отже, коли хтось запитує: «Яка стандартна розпіновка три-контактного лазерного діода?», більш корисною відповіддю буде:

Не існує єдиного призначення контактів, яке можна безпечно застосувати до кожного 3-контактного лазерного діода. Перевірте конкретний номер деталі та специфікацію.

Навіть маючи правильну таблицю даних перед вами, одна деталь може викликати проблеми:напрямок перегляду.

Деякі малюнки упаковки показують пристрій знизу, дивлячись прямо на виводи. Інші використовують вид зверху. Прочитайте малюнок у вигляді-низу так, ніби це вид зверху, і положення шпильок можуть виглядати дзеркально.

Перед підключенням діода уважно перевірте креслення щодо напрямку огляду, нумерації контактів, виступу або виїмки на корпусі, сплощеного краю, маркування анода/катода LD, маркування анода/катода PD, з’єднання корпусу та будь-які контакти NC або «без підключення».

Не використовуйте тільки форму упаковки як заміну таблиці даних.

Це стає особливо важливим під час заміни. Новий діод може фізично відповідати наявному кріпленню лазерного діода, маючи іншу конфігурацію внутрішнього контакту.

Іншими словами:

Механічна сумісність не обов'язково означає електричну сумісність.

Ця одна перевірка може запобігти напрочуд дорогій помилці.

Theфотодіод моніторанадає системі інформацію про оптичний вихід лазера.

У режимі постійного -струму, або ACC, драйвер регулює струм через лазерний діод. Фотодіод монітора можна просто вимірювати окремо-або взагалі не використовувати.

В анАвтоматичне керування потужністю (APC)однак фотодіод монітора стає частиною контуру зворотного зв’язку. Драйвер зчитує струм фотодіода та регулює струм лазера, щоб підтримувати цільовий оптичний вихід.

Це означає, що вибір драйвера повинен враховувати більше, ніж максимальний струм LD.

Інженер також повинен знатиконтролювати полярність фотодіода, очікуваний струм фотодіода, чи підтримує драйвер це з’єднання PD і як посилається на загальний термінал або корпус пакета.

Різні конструкції драйверів обробляють ці підключення по-різному. Деякі використовують плаваючі виходи для розміщення ширшого діапазону конфігурацій лазерних пакетів; Newport, наприклад, конкретно описує драйвер з повністю плаваючим виходом, призначеним для розміщення різних контактів пакета.

Це одна з причин, чому наявний драйвер не слід автоматично вважати сумісним із замінним лазерним діодом.

Припустімо, що два лазерні діоди мають однакову довжину хвилі, однакову вихідну потужність і однаковий діаметр балончика TO-. Чи може одне просто замінити інше?

Не обов'язково.

Theсумісність драйвера лазерного діодаперевірка повинна охоплювати весь електричний інтерфейс, а не лише оптичні характеристики.

Змінний діод може мати іншу полярність LD або загальне підключення. Його фотодіод монітора може бути змінений відносно оригінального пристрою. Корпус може бути електрично з'єднаний в одній частині та ізольований в іншій. Необхідний робочий струм і відповідна напруга також можуть відрізнятися.

Архітектура драйвера також має значення. Драйвер, розроблений для одного конкретного загального з’єднання, може не підтримувати кожну конфігурацію фотодіода-монітора. У документації драйвера виробника показано, що підтримувана полярність PD та електричне розташування можуть бути явними вимогами сумісності, а не необов’язковими деталями.

Для дизайнера OEM це робитьтаблиця даних лазерного діода та таблиця даних лазерного драйвера відповідна пара. Прочитати лише одну з них недостатньо.

Корисний огляд конструкції ставить два окремих питання: чи драйвер безпечно живить лазерний діод і чи його схема моніторингу правильно взаємодіє з вбудованим-фотодіодом?

Тільки якщо обидві відповіді зрозумілі, електричний інтерфейс слід вважати підтвердженим.

Для виробничого обладнання це допомагає задокументувати електричний інтерфейс перед затвердженням лазерного діода або запасної частини.

Для машинобудівників цю інформацію також варто додати до специфікації та документації по складанню. Це значно спрощує майбутні джерела та оцінку другого-джерела.

Чи є стандартна 3-контактна розводка лазерного діода?

Неможливо припустити, що для всіх лазерних діодів універсальне три{0}}контактне розташування. 3-контактний пристрій може містити лазерний діод і моніторний фотодіод із спільним анодом, спільним катодом або іншою загальною конфігурацією. Завжди вказуйте точний номер деталі та перевіряйте його паспорт виробника перед підключенням.

Як я можу визначити анод і катод лазерного діода?

Почніть з виробникаСхема контактів лазерного діодаа не фізичне лідерство. Перевірте, чи показано діаграму зверху чи знизу, і скористайтеся вкладкою упаковки, виїмкою або іншим опорним елементом, щоб визначити орієнтацію. Для невідомого або чутливого лазерного діода уникайте застосування довільного тестового струму просто для визначення полярності.

Чи можу я використовувати той самий драйвер лазерного діода після заміни діода?

Можливо, але фізичної підготовки недостатньо. Перевірте полярність LD, робочий струм, відповідну напругу, полярність-фотодіода монітора, з’єднання загального/корпусу та режим роботи, який підтримується драйвером. Якщо потрібен APC, особливо важливою стає-сумісність фотодіодів монітора.

A цоколевка лазерного діодаможе здатися невеликою деталлю, але в лазерній системі OEM він розташований безпосередньо між джерелом лазера та електронікою, яка ним керує. Раннє підтвердження підключення полегшує вибір драйвера, знижує ризик заміни та дозволяє уникнути перепроектування інтерфейсу після того, як решта системи вже побудована.

Якщо ви обираєтеOEM лазерний діоддля нової або існуючої системи надішліть нам необхідну довжину хвилі, оптичну вихідну потужність, тип упаковки, конфігурацію контактів, робочий струм, вимоги до драйвера та приблизну кількість проекту. Ми можемо допомогти оцінити відповідний лазерний діод і електричну конфігурацію для вашої програми.