Как стать автором
Обновить

Комментарии 48

Несколько интересных ИС драйверов для мощных лазерных диодов:

Intersil ISL58303, цифровое управление, используется в Kinect One и HTC Vivo. К сожалению, полный даташит под NDA Кое-какие регистры можно найти в проектах на гитхаб. Также подключиться цифровым анализатором к готовым продуктам

Mindspeed M08889 - драйвер на который легко найти datasheet

iC Haus iC-HG - самый мощный и самый скоростной драйвер. Никакого цифрового интерфейса на регистрах (цифровые только входы для подачи управляющих импульсов). Недешевые. Но купить можно. Я покупал через оф.представительство в СПб.

Спасибо за отличную статью!

Следует заметить, что лазерные диоды также крайне чувствительны к обратному напряжению. Поэтому в цепочку "железной защиты" -- на маленькой плате прямо возле лазера -- полезно добавить диод Шоттки (или хотя бы кремниевый быстрый диод) в обратном включении. В приведенной в статье схеме аналогом такого диода служит стабилитрон. Также не помешает в параллель диоду включить резистор сопротивлением в несколько кОм для защиты от статики. И только припаяв лазерный диод к такой защитной плате, можно снимать перемычку с его выводов.

В большинстве ЛД обратный диод уже вмонтирован бай дизайн (маленький кубик с отдельной подводкой на КПДВ.

Спасибо, буду знать. Как раз был вопрос насчет этого кубика.

Добавил в подпись.
Не в большинстве, но во многих мощных ЛД.
Еще хорошо ставить прямо рядом с диодом переключатель, который закорачивает его выводы и защищает от статики. Обычно диод в держателе и источник тока — это два разных блока, поэтому диод держат закороченным во время монтажа и снимают защиту только после того, как диод подсоединен к контроллеру.
Это часто встречается в коммерческих девайсах, и мы всегда так делаем на самодельных.

Также, если нужна быстрая модуляция (от 10 МГц и выше), драйвер должен поддерживать через лазер [регулируемый] ток "холостого хода", где-то возле порога начала лазерной генерации. В этом случае не тратится время на "накачку" переходов лазера зарядами, и он включается значительно быстрее.

А еще полезно зашунтировать ЛД низкоомным резистором, с таким расчетом, чтобы через него протекало 20-30% тока накачки. Но это уже при частотах свыше ста мегагерц.

А как работает лазерный диод в лидаре при больших коротких импульсах тока?

Какие параметры там важны и как обеспечивается защита?

Там особые лазерные диоды. С широким "полоском" или VCSEL с большой площадью излучающей поверхности. Нередко делают их со встроенными генераторами накачки -- их остается подключить только к источнику напряжения для зарядки внутреннего конденсатора и подавать лог.1 для запуска.

habr.com/ru/post/485574 — готовое решение генератора накачки на «россыпи».

То есть иными словами никаких особых защит ни по напряжению, ни по току, ни по температуре, лишь RC цепочка на питании которая в случае чего ограничит постоянный ток и ограничивает максимальную частоту импульсов?

Чем чем определяется максимально допустимый ток наносекундного импульса лазерного светодиода при условии что импульсы идут редко?

С импульсными лазерами немного проще. У них максимальный рабочий ток многократно больше порогового, из-за этого нет ни резкого роста мощности с током, ни сильной температурной зависимости мощности. Нет и крутой ВАХ на рабочем участке, так что по сути, такой лазер можно питать напряжением. Но так не делают, его питают от конденсатора с ключом через RCL-цепочку, формирующую импульс с округлой вершиной с предсказуемой величиной пикового тока, такой, чтобы не превысить выходную мощность. А ограничившись выходной мощностью в ~ 50% от указанной в Absolute maximum ratings, можно просто установить пиковый ток на нужную величину по даташиту, не заморачиваясь измерением реальной излучаемой мощности.
Например, у PL90-3 максимальный ток в импульсе — 40 ампер. Максимальная излучаемая мощность — 95 ватт. В зависимости от экземпляра и температуры — либо то надо ограничивать, либо то. Но мы можем задаться максимальным током 25 ампер, получив мощность около 60-65 ватт, что будет заведомо безопасно при любом экземпляре лазерного диода и любой температуре.

можно просто установить пиковый ток на нужную величину по даташиту

А как это можно установить пиковый ток для наносекундных импульсов? Обратная связь тут не поможет же.

В части лидарах вообще DPSS лазер стоит, либо с пасивной, либо с активной модуляцией добротности. А там уже длительность импульса накачки 250мкс.

Смотря что лидарить. Если ToF-дальномер — то импульсные лазерные диоды. Если хлорофилл и нефтепродукты в море с борта корабля — то DPSS. А если картину волнения на поверхности моря с самолета — то тут уж Nd:YAG с ламповой накачкой придется ставить…

ToF на 10-15км и более, либо Nd:YAG, либо Yb:Er:YAG с диодной накачкой.

>то тут уж Nd:YAG с ламповой накачкой придется ставить…

Можно и с диодной накачкой, но цена вопроса конечно будет на порядок больше, но и массо-габаритные размеры гораздо меньше, и частота повыше.

Если нужна хорошая стабильность тока (например, чтобы не гуляла длина волны), то имеет смысл держать источник тока включенным, а диод выключать, плавно закорачивая его выводы через mosfet.

Чтобы не гуляла длина волны, нужно лазерный диод термостатировать. От тока (при постоянной температуре) длина волны зависит слабо.

Температуру само собой. Но у них есть и зависимость частоты от тока порядка 1 GHz/mA, иногда это бывает критично.
На схеме защиты стабилитрон надо поставить ДО резистора, иначе лазер сгорит раньше, чем стабилитрон перейдёт в режим стабилизации. И стабилитрон лучше заменить тл431 — у неё более крутая ВАХ.

Как я уже говорил в тексте, я срисовал эту схему, как есть. Возможно, вы правы, хотя встроенный в некоторые лазерные диоды стабилитрон подключается непосредственно параллельно кристаллу лазерного диода. На самом деле, стабилитрон тут -- это "оружие последнего шанса": основная надежда на то, что импульс статики не проскочит мимо конденсаторов.

Кстати, ошибку в этом рисунке никто не увидел:) Да я ее уже исправил.

В предыдущем включении стабилитрон более надёжно предохранял лазерный диод от статики, да и от COD ).

От накачки тоже:)

она может и крутая, но быстродействие 431 явно ниже, может банально не успеть отработать.

С таким количеством и ёмкостями конденсаторов — точно успеет, у неё динамический импеданс до 100 кГц ниже 0,2 Ом и Pulse Response около 0,5 мкс. Стабилитроны на порядки хуже по импедансу, а супрессоры имеют слишком пологую ВАХ.

Цитата же взята из книги "Транзистор это очень просто" ? Или может быть из какой то другой книги той же серии. Я из этой серии только про транзисторы читал в детстве - дедушка дал почитать. И по моему там довольно лютая дичь написана - научпоп до такой степени, что уже практически лженаука.

Там объясняется принцип работы транзистора на аналогиях дорожного движения, со специально поставленными знаками кирпич друг напротив друга, другая аналогия, что примеси легирования представлены как одинокие люди в обществе, где все замужние.

Не, это другая книжка и даже другой автор. Хоть и написано в том же стиле и с теми же Незнайкиным и Любознайкиным. И такой же научпоп. Но дичи чуть меньше, а метафоры, которыми описываются некоторые вещи очень хороши на мой взгляд. "Совсем как мышь, ведущая слона на поводке" -- это пять.
"Электроника -- нет ничего проще", Ж.-П. Эймишен. У меня, если честно, в детстве, да и потом, было впечатление, что их всех писал один и тот же, и при том наш отечественный автор.

Я сейчас посмотрел Евгейний Айсберг родился в Одессе в 1905, потом эмигрировал во Францию, наверное родители эмигрировали. Наверное поэтому он пишет так-же, как пишут наши авторы. А Эймишен, очевидно, просто косил под него. Плюс переводчик, наверняка, сделал так, чтобы текст стал как можно более советским.

У меня, если честно, в детстве, да и потом, было впечатление, что их всех писал один и тот же, и при том наш отечественный автор.

Видимо, переводили одни люди или переводы редактировали, и могу даже предположить, кто именно, — «франкофоны» советского издательства «Мир».

65ALS543, MAX3263 — что-то не самой первой свежести микросхемы. NRND.
а вот lmh6525 пока ещё вроде живой, хотя DVD тоже уже скоро — того.

Здорово! Отсюда следует, что ШИМить лазерный диод -- очень плохая идея, COD придёт и всё убьёт.

Нет, не следует. Если обеспечить «аккуратный» переходный процесс при включении, без иголок и выбросов — ШИМ ничем лазеру не вредит. То, что это возможно и реально — показывает опыт приводов оптических дисков и лазерных принтеров.

Переформулирую моё изначальное утверждение: ШИМя лазерный диод, смотри не только на интеграл мощности по периоду, но и на пиковую мощность, иначе злобный COD выгрызет атомы с выходного зеркала.

ШИМить плохо термоэлементы (оказывается).

Термоэлементы — это элементы Пельтье? Проблема в термоциклировании?

Да, они. Физической сути процесса не знаю, но запомнилось - хотел сделать холодильник в своё время и запомнилось, что теряют эффективность и сглаживать пульсации перед элементом.

Неожиданно, хотелось бы понять физику, если такой эффект действительно наблюдается.
Есть мысли:

  • конская ёмкость модуля (вряд ли);

  • перетекание тепла между холодным и горячим концом за время между импульсами (весьма вероятно, должно быть сильно частотозависимо: чем выше частота, тем меньше успеет перетечь).

Помню, что вызывает деградацию и "по частоте решения" не нашлось.
Не так давно чинили винный холодильник в комментах и там на выходе БП для элемента была не плохая фильтрация.

схема

Вероятно, мы путаем деградацию производительности и деградацию элемента. Низкочастотная ШИМ, действительно, может вызывать постоянные небольшие изменения температуры, приводящие к физическому разрушению элемента.

Нет. Речь именно о деградации элемента.
При желании наверное можно найти подробности, моё дело было припомнить)

Элементы пельте очень не любят включения-выключения, поэтому простой ШИМ без фильтрации их достаточно быстро убивает. Те же AD к своим драйверам советуют ставить фильтр в даташите и показывают как его рассчитать ADN8833 (analog.com). И ещё, если не изменяет память, при использовании ШИМ у пельте КДП ниже.

А подскажите. Высокочастотное мерцание китайской лазерной указки, когда ты на неё смотришь сбоку и видишь как будто по корпусу узор бегает, это свойство всех лазеров или это особенности питания дешёвых вариантов?

Это свойство лазерного излучения, обусловленное его когерентностью. Так называемая спекл-структура, картина, возникающая в результате диффузного рассеивания когерентного излучения и последующей интерференции. При малейших смещениях рассеивателя, источника или глаза картина спеклов меняется, из-за чего мы видим постоянное мельтешение.

Зарегистрируйтесь на Хабре , чтобы оставить комментарий

Публикации

Истории