Σχεδιασμός κυκλώματος οδηγού διόδου λέιζερ

Σε αυτό το σεμινάριο, θα σας δείξουμε πώς να συνδέσετε μια δίοδο λέιζερ σε ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα. Σε σύγκριση με το φως LED, το φως λέιζερ είναι πολύ συγκεντρωμένο, έχει μικρότερη και στενότερη γωνία θέασης. Για τη σύνδεση μιας δίοδος λέιζερ σε ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα χρειαζόμαστε ένα κύκλωμα οδήγησης δίοδος λέιζερ.

Απαιτούμενα συστατικά

• Ενότητα διόδου λέιζερ (650nm, 5mw)
• IC ρυθμιστή τάσης LM317
• Ηλεκτρολυτικός πυκνωτής 1μF
• Κεραμικός πυκνωτής 0,1 μF
• Αντίσταση 300Ω
• Ποτενσιόμετρο 10k
• Μπαταρία 9v

Διάγραμμα κυκλώματος

Κύκλωμα οδήγησης διόδων λέιζερ

Ένα κύκλωμα οδήγησης λέιζερ δίοδος είναι ένα κύκλωμα που χρησιμοποιείται για τον περιορισμό του ρεύματος και στη συνέχεια τροφοδοτεί τη δίοδο λέιζερ, ώστε να μπορεί να λειτουργήσει σωστά. Εάν το συνδέσουμε απευθείας στην τροφοδοσία, λόγω περισσότερου ρεύματος θα προκαλέσει ζημιά. Εάν το ρεύμα είναι χαμηλό, τότε δεν θα λειτουργήσει, επειδή δεν έχει αρκετή ισχύ για εκκίνηση. Έτσι, απαιτείται ένα κύκλωμα οδηγού για να παρέχει μια σωστή τιμή ρεύματος με την οποία η δίοδος λέιζερ τίθεται σε κατάσταση λειτουργίας. Ένα απλό LED χρειάζεται μόνο μια αντίσταση για να περιορίσει το ρεύμα, αλλά στη δίοδο λέιζερ χρειαζόμαστε κατάλληλα κυκλώματα για να περιορίσουμε και να ρυθμίσουμε το ρεύμα. Γενικά το LM317 χρησιμοποιείται για τη ρύθμιση της ισχύος στο κύκλωμα οδήγησης διόδων λέιζερ.

Δίοδος λέιζερ (650nm, 5mw)

Ένα διόδου λέιζερ είναι μια συσκευή η οποία εκπέμπει φως με τη μέθοδο της οπτική ενίσχυση εξαρτάται από εξαναγκασμένη εκπομπή της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, σε απλή μπορούμε να πούμε Laser φως . Η πλήρης μορφή του Laser είναι « L ight Μια ενίσχυση άκρων από S timulated E αποστολή του R adiation». Ένα φως λέιζερ είναι διαφορετικό από άλλη πηγή φωτός καθώς εκπέμπει το φως συνεκτικά, χωρικά και χρονικά. Το φως λέιζερ είναι μονοχρωματικόστη φύση, που σημαίνει ότι είναι μόνο ένα φως με το ίδιο μήκος κύματος και ενέργεια, όχι ένας συνδυασμός χρωμάτων φωτός.

1. Κατασκευή διόδου λέιζερ

Η λέιζερ δίοδος αποτελείται από δύο ημιαγωγούς, με άμμο. Στην κορυφή έχει Gallium Arsenide του οποίου η ιδιότητα είναι πολύ γεμάτη από ένα ηλεκτρόνιο, καθώς έχει τρύπες. Ο ημιαγωγός που παίρνει ηλεκτρόνια ονομάζεται ημιαγωγός τύπου Ρ. Στο κάτω μέρος έχει Gallium Arsenide & Selenium του οποίου η ιδιότητα είναι να γεμίσει μια τρύπα, καθώς έχει ένα επιπλέον ηλεκτρόνιο. Οι ημιαγωγοί που δίνουν επιπλέον ηλεκτρόνιο καλούνται ως ημιαγωγός τύπου Ν. Αυτή η μορφή κατασκευής δημιουργεί μια σύνδεση PN μεταξύ τους, στην οποία παράγεται το φως λέιζερ.

2. Λειτουργία διόδου λέιζερ

Καθώς το ρεύμα διέρχεται από έναν ημιαγωγό, τόσο τα ηλεκτρόνια αρνητικής φόρτισης όσο και οι θετικά φορτισμένες οπές αρχίζουν να ρέουν προς τη διασταύρωση PN. Όταν ένα ηλεκτρόνιο και μια οπή συνδυάζονται μαζί, λόγω της ύπαρξης τρύπας σε χαμηλότερο επίπεδο ενέργειας από το ηλεκτρόνιο, χάνει κάποια ποσότητα ενέργειας για να συνδυαστεί με ένα ηλεκτρόνιο. Αυτή η ενέργεια βγαίνει με τη μορφή ενός φωτονίου. Για την παγίδευση αυτού του φωτονίου φωτός, η άνω και κάτω επιφάνεια της διασταύρωσης PN είναι επικαλυμμένη με κατοπτρικό υλικό. Στη συνέχεια, αυτό το φωτόνιο ενθάρρυνε άλλες οπές και ηλεκτρόνια να συνδυάσουν και να απελευθερώσουν το φωτόνιο. Αυτή η διαδικασία θα τελειώσει όταν ολόκληρο το PN γεμίζει με φως λέιζερ και στη συνέχεια εκπέμπει συνεχώς φως λέιζερ έξω από αυτό.

3. Εφαρμογές

• Βιομηχανικές εφαρμογές: Χαρακτική, κοπή, χάραξη, διάτρηση, συγκόλληση κ.λπ.
• Ιατρικές εφαρμογές: για την αφαίρεση ανεπιθύμητων ιστών, διάγνωση καρκινικών κυττάρων με φθορισμό, οδοντιατρική φαρμακευτική αγωγή.
• Τηλεπικοινωνία
• Στρατιωτική εφαρμογή
• Αποθήκευση δεδομένων

IC ρυθμιστή τάσης LM317

Είναι ένα ρυθμιζόμενο τριφασικό IC ρυθμιστή τάσης, μπορεί να δώσει και τάση εξόδου από 1,25 έως 37v. Ποια μπορούμε να αλλάξουμε ανάλογα με την ανάγκη χρησιμοποιώντας δύο εξωτερικές αντιστάσεις σε ρυθμιζόμενο PIN του LM317. Αυτές οι δύο αντιστάσεις λειτουργούν ως κύκλωμα διαχωριστή τάσης που χρησιμοποιείται για την αύξηση ή μείωση της τάσης εξόδου. Το LM317 IC βοηθά στον περιορισμό ρεύματος, την προστασία από θερμική υπερφόρτωση και την ασφαλή προστασία της περιοχής λειτουργίας. Εάν αποσυνδέσουμε το ρυθμιζόμενο τερματικό, το LM317 θα σας βοηθήσει στην προστασία από υπερφόρτωση. Έχει τυπική ρύθμιση γραμμής και φορτίου 0,1%.

PIN αριθ.	Όνομα PIN	Περιγραφή PIN
1	Προσαρμόζω	Μπορούμε να ρυθμίσουμε το Vout μέσω αυτού του πείρου, συνδέοντας στο κύκλωμα διαχωριστή αντίστασης.
2	Παραγωγή	Καρφίτσα τάσης εξόδου (Vout)
3	Εισαγωγή	Πείρος τάσης εισόδου (Vin)

Λειτουργία κυκλώματος προγράμματος οδήγησης διόδων λέιζερ

Καθώς η μπαταρία αρχίζει να τροφοδοτεί, αρχικά ρέει μέσω του κεραμικού πυκνωτή (0.1uf). Αυτός ο πυκνωτής χρησιμοποιείται για το φιλτράρισμα θορύβου υψηλής συχνότητας από την πηγή DC μας και δίνει στην είσοδο PIN3 του ρυθμιστή τάσης LM317. Το ποτενσιόμετρο (10k) και η αντίσταση χρησιμοποιούνται ως κύκλωμα περιορισμού τάσης συνδεδεμένο με το ρυθμιζόμενο PIN1. Η τάση εξόδου εξαρτάται πλήρως από την τιμή αυτών των αντιστάσεων και ποτενσιόμετρων. Στη συνέχεια, η τάση εξόδου αφαιρείται από το PIN εξόδου και αυτό το φίλτρο τάσης εξέρχεται από τον δεύτερο πυκνωτή (1uf). Αυτός ο πυκνωτής συμπεριφέρεται ως εξισορροπητής φορτίου ισχύος για να φιλτράρει τα κυμαινόμενα σήματα. Μπορούμε να προσαρμόσουμε την ένταση του φωτός λέιζερ μετακινώντας το ποτενσιόμετρο.