Průvodce piny laserové diody: Konfigurace kolíků, polarita a kompatibilita ovladačů

A laserová diodabalíček může vypadat zdánlivě jednoduše. Typické zařízení TO-can může mít pouze dva, tři nebo čtyři vodiče, ale nesprávné připojení těchto vodičů může znamenat cokoli od nestabilního optického výstupu až po poškozenou diodu.

Problém je, že neexistuje jedinýlaserová diodapinoutto platí pro každý balíček. Dvě laserové diody mohou mít stejný průměr plechovky, podobný optický výkon a dokonce i stejný počet pinů při použití různých vnitřních zapojení.

Pro inženýry, kteří vyměňují diodu nebo ji integrují do systému OEM, je bezpečný přístup jednoduchý: identifikujte skutečnoukonfigurace pinů laserové diody, potvrďte polaritu, pochopte, co dělá fotodioda monitoru, a poté zkontrolujte, zda vybraný ovladač laserové diody podporuje toto elektrické uspořádání.

Uprostřed balení je samotná laserová dioda s aLD anodaaLD katoda. Aplikujte správný dopředný proud a přechod bude emitovat laserové světlo.

Mnoho laserových diod TO{0}}can také obsahuje druhé polovodičové zařízení: amonitorová fotodioda, často zkráceně PD nebo MPD. Detekuje část optického výstupu, obvykle ze zadní plochy dutiny laseru. Tento signál může být použit ovladačem laserové diody ke sledování výstupu nebo udržování konstantního optického výkonu. Newport například popisuje monitorování zadní-plošky jako způsob udržení výkonu laseru na konstantní úrovni výkonu.

To je důvod, proč by tří{0}}kolíková laserová dioda neměla být považována za „pozitivní, negativní a kontrolní“.

Třetí vodič je běžně spojen s fotodiodou monitoru nebo sdíleným elektrickým spojením mezi LD a PD. V závislosti na zařízení může být jeden vodič připojen také ke kovovému pouzdru.

Na tomto rozlišení záleží. Thepolarita laserové diodya polarita fotodiody jsou samostatné otázky a obě mohou ovlivnit způsob připojení zařízení k ovladači.

Počet kolíků vám poskytuje užitečný výchozí bod, ale ne univerzální schéma zapojení.

Například 14-vývodová motýlková laserová dioda je velmi odlišný problém integrace než 5,6mm tří-vývodový TO-can. Přídavné kolíky mohou být spojeny s řízením teploty, monitorováním a dalšími funkcemi balení spíše než samotným laserovým spojením.

Důležité pravidlo je jednoduché:

Počet vodičů nedefinuje elektrický vývod.

Nikdy nepředpokládejte, že kolík 1 je vždy anodou laserové diody nebo že středový vodič každého tří-kolíku je vždy uzemněn.

The3pinový vývod laserové diodytam začíná mnoho chyb v zapojení.

Balíček obsahující laserovou diodu a monitorovou fotodiodu lze zapojit několika způsoby. Ve společném-uspořádání anody sdílejí LD a PD anodové spojení. Ve společné konfiguraci-katody sdílejí jejich katody spojení.

Existují také smíšená uspořádání, ve kterých seLD katoda a PD anodasdílet terminál neboLD anoda a PD katodajsou běžné. Sdílený terminál může být také připojen ke kovovému pouzdru, v závislosti na designu obalu.

Nejde jen o teoretické rozlišení. Dokumentace výrobce ukazuje skutečná zařízení s konkrétním uspořádáním. Jeden příklad katalogu Thorlabs používá Pin 1 jako laserovou katodu, Pin 2 jako společné pouzdro a Pin 3 jako anodu monitorové diody. Tento příklad je užitečný právě proto, že ukazuje, proč samotná fyzická poloha vodiče nestačí k identifikaci neznámé diody.

Když se tedy někdo zeptá: „Jaký je standardní vývod tří{0}}vývodové laserové diody?“, užitečnější odpověď je:

Neexistuje jedno přiřazení pinů, které lze bezpečně aplikovat na každou 3pinovou laserovou diodu. Zkontrolujte konkrétní číslo dílu a technický list.

I když máte před sebou správný datový list, jeden detail může stále způsobovat potíže:směr pohledu.

Některé nákresy balení zobrazují zařízení zespodu při přímém pohledu na vodiče. Ostatní používají pohled shora. Přečtěte si výkres-zdola, jako by to byl pohled shora, a pozice špendlíků se mohou zobrazit zrcadlově.

Před připojením diody na výkresu pečlivě zkontrolujte směr pohledu, číslování kolíků, poutko pouzdra nebo zářez, zploštělý okraj, označení LD anody/katody, označení PD anody/katody, připojení pouzdra a případné kolíky NC nebo "bez připojení".

Nepoužívejte pouze tvar obalu jako náhradu za technický list.

To je zvláště důležité při výměně. Nová dioda může fyzicky pasovat do stávajícího držáku laserové diody, zatímco má jinou konfiguraci vnitřního kolíku.

Jinými slovy:

Mechanická kompatibilita nemusí nutně znamenat elektrickou kompatibilitu.

Tato jedna kontrola může zabránit překvapivě drahé chybě.

Themonitorová fotodiodaposkytuje systému informace o optickém výstupu laseru.

V provozním režimu konstantního-proudu neboli ACC ovladač reguluje proud přes laserovou diodu. Fotodiodu monitoru lze jednoduše měřit samostatně-nebo ji nelze použít vůbec.

V anAutomatické řízení napájení (APC)systému se však fotodioda monitoru stává součástí zpětné vazby. Ovladač čte proud fotodiody a upravuje proud laseru tak, aby byl zachován cílový optický výstup.

To znamená, že výběr ovladače by měl brát v úvahu více než maximální proud LD.

Inženýr také potřebuje vědětsledovat polaritu fotodiody, očekávaný proud fotodiody, zda ovladač podporuje toto připojení PD a jak je odkazováno na společný terminál nebo pouzdro pouzdra.

Různé návrhy ovladačů zpracovávají tato připojení odlišně. Některé používají plovoucí výstupy pro přizpůsobení širšímu rozsahu konfigurací laserových balíčků; Newport například specificky popisuje ovladač s plně plovoucím výstupem určeným k přizpůsobení různým uspořádáním kolíků pouzdra.

To je jeden z důvodů, proč by stávající ovladač neměl být automaticky považován za kompatibilní s náhradní laserovou diodou.

Předpokládejme, že dvě laserové diody sdílejí stejnou vlnovou délku, podobný výstupní výkon a stejný průměr TO{0}}nádoby. Může jedno jednoduše nahradit druhé?

Ne nutně.

Thekompatibilita ovladače laserové diodykontrola by měla pokrývat celé elektrické rozhraní, nejen optické specifikace.

Náhradní dioda může mít jinou LD polaritu nebo společné zapojení. Jeho monitorová fotodioda může být obrácená vzhledem k původnímu zařízení. Pouzdro může být v jedné části elektricky spojeno a v druhé izolováno. Požadovaný provozní proud a shodné napětí se také mohou lišit.

Důležitá je také architektura ovladače. Ovladač navržený pro jedno konkrétní společné připojení nemusí podporovat každou konfiguraci-fotodiody monitoru. Dokumentace ovladače výrobce ukazuje, že podporovaná polarita PD a elektrické uspořádání mohou být explicitními požadavky na kompatibilitu spíše než volitelnými detaily.

Pro OEM designéra to děládatový list laserové diody a datový list laserového ovladače spárovaný pár. Přečíst pouze jeden z nich nestačí.

Užitečná kontrola návrhu si klade dvě samostatné otázky: může řidič bezpečně napájet laserovou diodu a může její monitorovací obvod správně komunikovat s vestavěnou -fotodiodou?

Pouze když jsou obě odpovědi jasné, mělo by se elektrické rozhraní považovat za potvrzené.

U výrobních zařízení pomáhá zdokumentovat elektrické rozhraní před schválením laserové diody nebo náhradního dílu.

Pro výrobce strojů se tyto informace také vyplatí uvést do kusovníku a montážní dokumentace. To značně usnadňuje budoucí získávání zdrojů a{1}}hodnocení druhého zdroje.

Existuje standardní 3pinový vývod laserové diody?

U všech laserových diod nelze předpokládat žádné univerzální tří{0}}kolíkové uspořádání. 3kolíkové zařízení může obsahovat laserovou diodu a monitorovací fotodiodu se sdílenou anodou, sdílenou katodou nebo jinou společnou konfigurací. Před zapojením vždy identifikujte přesné číslo dílu a ověřte si jeho datový list výrobce.

Jak mohu identifikovat anodu a katodu laserové diody?

Začněte u výrobcediagram pinů laserové diodyspíše než fyzickou vedoucí pozici. Zkontrolujte, zda je schéma zobrazeno shora nebo zespodu, a k určení orientace použijte štítek na obalu, zářez nebo jiný referenční prvek. U neznámé nebo citlivé laserové diody se vyhněte použití libovolného zkušebního proudu pouze pro určení polarity.

Mohu použít stejný ovladač laserové diody po výměně diody?

Možná, ale fyzická zdatnost nestačí. Potvrďte polaritu LD, provozní proud, napětí shody, polaritu-fotodiody monitoru, společné připojení/připojení pouzdra a podporovaný provozní režim ovladače. Je-li vyžadováno APC, je obzvláště důležitá kompatibilita monitor{3}}fotodiody.

A pinout laserové diodyse může zdát jako malý detail, ale v OEM laserovém systému sedí přímo mezi laserovým zdrojem a elektronikou, která jej řídí. Včasné potvrzení připojení usnadňuje výběr ovladače, snižuje riziko výměny a zabraňuje předělání rozhraní poté, co byl zbytek systému již vytvořen.

Pokud vybíráteOEM laserová diodapro nový nebo stávající systém nám zašlete požadovanou vlnovou délku, optický výstupní výkon, typ balení, konfiguraci pinů, provozní proud, požadavky na ovladače a odhadované množství projektu. Můžeme pomoci vyhodnotit vhodnou laserovou diodu a elektrickou konfiguraci pro vaši aplikaci.