雷射二極體是當代雷射技術的隱形冠軍。 從簡單的雷射指示器到複雜的量子通訊衛星，雷射二極體無處不在。 它效能優異，結構緊湊，種類繁多，最重要的是，它變得越來越實惠。
許多人已經在考慮在他們的產品中使用雷射二極體，有時它可能是乙個全新的系統，有時可能是更換舊的雷射器。 面對種類繁多的雷射二極體，工程師應該如何選擇？
本文的目的是回答：如何選擇合適的雷射二極體？哪些引數是關鍵的，哪些可以忽略？
以下是幫助您確定所需半導體雷射管尺寸的四個步驟。
第 1 步：將應用要求轉換為雷射引數。
為了為您的應用或產品找到合適的半導體雷射管，您可以首先根據應用確定一組引數。 假設我們想建造乙個雷射干涉儀，用於表面輪廓分析或速度測量。
為了構建這個裝置，我們需要乙個相干長度為 1 到 10 m 的雷射二極體，干涉圖案應該在溫度變化 （01 nmk）。我們需要乙個功率為 80mW 的準直高斯光束。 我們使用的探測器基於矽 （Si），僅在 1100 nm 波長下可用。 在這種情況下，中心波長本身和偏振就不那麼重要了。 目前，我們不知道雷射二極體是什麼型別的封裝。
表1應用要求和半導體雷射管引數（示例資料以紅色顯示）。
應用或產品要求列在上面圖1的左側，雷射引數列在右側。 從相干長度可以計算出δ使用線寬 = c l= 96-95.5兆赫。
對於那些剛接觸該領域的人來說，您需要知道的第一件事是這些引數的含義。
相干長度是相干性顯著衰減的距離。 請參考以下公式：
c l，其中 δ 是頻寬（或線寬），c 是光速，l 是相干長度。
光譜解像度，表示頻寬（奈米）和波長之間的關係：r = δ 在光譜儀或更一般的光譜的情況下，衡量雷射分辨電磁光譜特徵的能力。
如果要使用奈米 （nm） 值計算頻寬 （MHz），可以使用 δ = δ C2
帶通，檢測雷射訊號的感測器通常使用干涉濾光片來阻擋干擾環境光。 因此，雷射源的波長必須保持在濾光片的透射範圍內。 在這種情況下，我們通常可以忽略有限的中心波長公差。
光束質量，可以通過多種方式定義。 乙個是 m2 因子，它表示光束與理想高斯形狀的接近程度。 因此，10 表示完美的高斯光束。 另乙個是光束引數積 （BPP），為此，我們必須將聚焦光束腰部乘以遠場發散。
強度，表示光束區域（最好是焦點）中的雷射功率。 因此，它的單位是 W cm 2。
光束輪廓，是指雷射束的強度分布。 它可以是平頂分布（矩形分布）或高斯分布。 單模光束通常（接近）高斯光束，而多模光束通常不是高斯光束。 根據混合模式的數量和強度分布，它可能具有多種形狀。
雷射源的亮度，用於測量其輸出功率和光束質量。 從本質上講，它是雷射功率除以 BPP。 單位為W cm2*SR。
第 2 步：選擇雷射型別。
在第二步中，我們將更詳細地描述雷射型別。 我們面臨著許多選擇。 解決這個問題的正確方法是權衡各種選擇。 灰色陰影部分標識了單模半導體雷射管常用的不同選項。
表2引數選擇和加權。
對於某些型別的雷射二極體，較高的光束質量通常伴隨著較低的輸出功率。
我們標記適合應用的引數（以構建雷射干涉儀為例）。 對於波長公差，沒有限制。 因此重量為零。 對於線寬，計算範圍在 10 到 100 MHz 之間，因此穩定脊形波導柱中的 50 MHz 聽起來是合理的。 由於這是乙個關鍵引數，因此它的權重為 2。
我們以相同的方式處理其他引數。 在最後一行中，我們將所有標記相乘並將它們乘以權重。 事實證明，“單頻雷射器穩定脊波導雷射器”列的最大重量為9。 所以，這就是我們正在尋找的雷射二極體型別。
第 3 步：選擇雷射材料。
波長對於應用通常非常重要。
表3雷射二極體材料的選擇。
表 3 概述了特定材料及其波長範圍。 在本例中，檢測器基於 SI，雷射發射波長限制為 1100 nm。 這意味著氮化鎵 （GaN） 或砷化鎵 （GaAs） 的雷射二極體可能適合我們。 一般來說，在可見光 （VIS） 或近紅外 （NIR） 中，紫外線 （UV） 溶液比雷射二極體更昂貴，因此標記了 Vis-to-NIR 材料。
第 4 步：製作最終圖表並開始尋找商數。
現在，我們擁有了合適的半導體雷射管所需的所有引數。 表 4 顯示了從上一張圖表派生的一組引數，我們將在下面討論其他引數：
操作模式（連續波、脈衝或調製）。 這會對熱管理和封裝風格產生巨大影響。 對於具有低占空比的脈衝或脈衝調製半導體雷射管，廢熱可能更少，因此封裝尺寸更小。
光束準直（自由空間、整合光學器件或光纖尾纖）。 這很大程度上取決於您的應用程式。 通常，標準化的光纖聯結器介面（例如套圈聯結器 （FC） 或標準聯結器 （SC））非常有用。
封裝。 平面封裝或到封裝。 整體尺寸、現有解決方案的相容性、引腳配置。 這些都是考慮因素。
*。在工業領域，一些常見的波長雷射二極體比其他雷射二極體便宜得多。
另一方面，如果您的需求是每年數萬或數十萬個雷射二極體。 您可以考慮成為雷射二極體製造商的戰略合作夥伴，因為定製的雷射二極體可以使批量生產變得更加重要，因為到目前為止，這個數量級還沒有被大型製造商注意到。
表4雷射二極體引數。
根據表 4 中的資料，您可以開始尋找能夠了解您的需求並盡快提供可能的解決方案的半導體雷射管供應商。