Лазерный диод с 4 выводами. Лазерный диод из магнито оптического привода. Подключение лазерного диода: схема, особенности в работе. Виды лазерных диодов

У многих в детстве были лазерные указки, которые можно было приобрести в игрушечных магазинах. Но с развитием современных технологий появилась возможность создать такой лазер из своими руками. Для этого понадобится всего лишь неисправный DVD привод (важно, чтобы оставался исправным сам светодиод), отвертка и паяльник.

Следует помнить, что для создания лазера лучше использовать нерабочий DVD! Это связано с тем, что после разборки и извлечения светодиода он выходит из строя. Не стоит забывать, что такой лазер из привода намного мощнее обычной указки и может нанести непоправимый вред здоровью, поэтому никогда не нужно направлять луч на человека или животное.

При наведении луча такого устройства на человеческий глаз происходит выжигание сетчатки, и человек может частично или полностью потерять зрение.

Итак, давайте создадим лазер из DVD привода своими руками. Для этого необходимо аккуратно открутить болты на задней части корпуса, чтобы добраться до светодиода будущего лазера. Под крышкой находится узел, который осуществляет привод каретки. Для того чтобы ее извлечь, нужно открутить шурупы и отключить все шлейфы. Затем извлекают каретку.

Теперь необходимо ее разобрать, для чего следует открутить множество шурупов. Далее будут обнаружены два светодиода. Один из них инфракрасный, он отвечает за чтение информации с диска.

Нужен красный, при помощи которого происходит прожиг информации на диск. К красному светодиоду будет прикреплена печатная плата. Для того чтобы ее отключить, необходимо воспользоваться паяльником. Для проверки работоспособности диода достаточно подключить к нему две пальчиковые батареи, но важно учитывать их полярность. Помните, что лазерный диод хрупкий, поэтому с ним необходимо быть очень аккуратным.

Далее нужно приобрести любую лазерную указку. Создавая лазер из DVD привода своими руками, используйте ее в качестве "донора" для корпуса. После покупки необходимо аккуратно раскрутить указку на две части и извлечь из верхней половины Для этого можно воспользоваться ножом. Важно делать все аккуратно, потому что может повредиться диод. При помощи маленькой отвертки выбирают излучатель. Используя термоклей, устанавливают новый светодиод в корпус. А чтобы он прочно установился, можно использовать пассатижи, давя ими на края диода.

Лазер из DVD привода своими руками практически готов. Перед тем как запустить его, необходимо проверить, правильно ли определена полярность. Теперь смело можно подключать питание. После первого запуска может потребоваться настройка фокусировки. Далее можно установить указку в фонарик и подключить батарейки типа АА. Не стоит забывать, что лазер может прожигать различные предметы, поэтому нужно удалить оргстекло из рассеивателя.

Хорошо настроенный привода может не только прожигать бумагу или поджигать спички, но и оставлять след на оргстекле, взрывать шарики (лучше, чтобы они были черного цвета) и оставлять видимые следы на пластмассе. Если установить диод в головку графопостроителя, можно выполнять гравировку по оргстеклу.

Лазерные указки, с которыми многие из нас игрались в детстве, вполне можно сделать своими руками в домашних условиях. А можно создать достаточно мощное приспособление, которое способно прожигать своим лучом предметы. И для этого нам потребуется лазерный диод, который можно извлечь из DVD-RW проигрывателя.

Лазерный диод, взятый из DVD

Из этой статьи вы узнаете последовательность работы создания самодельного лазерного устройства , обладающего значительной мощностью.

Что понадобится в работе

Чтобы своими руками изготовить лазер, необходимо использовать лазерный диод красного цвета (650нм). Его можно извлечь из сломанного или старого DVD-RW привод.

Обратите внимание! Если прибор сломан, то существует высокая вероятность того, что его лазерный диод остался в рабочем состоянии. Поэтому он вполне пригоден для нашей работы.

Также можно использовать CD-RW привод. Некоторые используют даже пишущий Blu-ray дисковод. Но в таком случае для CD-RW привода будет характерен инфракрасный невидимый луч (780нм), а для Blu-ray дисковода - фиолетовый (405нм).
Кроме того понадобятся также инструменты, чтобы для разбора DVD-RW привода.

Поговорим о проигрывателе

Чтобы достать лазерный диод, взятый из DVD-RW привода, нужно аккуратно разобрать устройство. Для этого нужно понимать устройства привода. Он помещен в специальную металлический теплоотводящий корпус, который еще дополнительно помещен ещё в одну металлическую основу. От вас зависит, стоит ли вытаскивать прибор из такого корпуса или нет.

Обратите внимание! Разбирая DVD-RW прибор, не стоит вытаскивать бескорпусные лд.

DVD-RW привод

Можно также оставить в корпусе радиатор, а вот основы извлечь. Это влияет на качество теплоотвода, который необходим для нашей лазерной установки. Некоторые специалисты утверждают, что когда лд питает неимпульсный ток, то для каретки не будет хватать созданного теплоотвода. Это утверждение будет правильным для определенных моделей привода, а также, если необходимо получить максимальную мощность.
В DVD-RW встроены два лазерных диода. Из них один является инфракрасным и используется для записи и проигрывания CD. А второй красного цвета и применяется проигрывания и записи DVD. Как видим, при желании можно изготовить своими руками целых два лазера.

Обратите внимание! В модели привода BD-RE встроены целых три диода. А вот в современных моделях такого рода устройств применяются сдвоенные лд, установленные на одном кристалле.

В таких сборках нельзя одновременно подключать инфракрасный и красный диоды, если ток имеет большие значения.

О чем стоит помнить при работе

Создавая своими руками лазер необходимо помнить, что лазерный диод может повредиться от статического электричества. Поэтому, чтобы обеспечить нормальную работу данного элемента, необходимо три ножки лд
обмотать неизолированной проволокой.

Обратите внимание! Нельзя направлять в глаза лазерный луч . Его также нельзя направлять на отражающие поверхности. Это может привести к полной или частичной потере зрения.

Требования, которые существуют для работы с лазерами, актуальны и для инфракрасного излучения. Ведь оба эти излучения обладают мощной прожигающей способностью.

Лазерный луч красного цвета

Кроме этого необходимо знать о том, что питание лазерного диода должно осуществляться определенным током. Если ток питания будет превышать определенный порог, то это может привести к перегреву диода. В связи с чем он либо полностью перегорит, либо будет светить как стандартный светодиод.
Для того, чтобы ток имел правильные значения, нужно использовать определенную схему сборки лазера. При этом в ней обязательно должен иметься драйвер. Рассмотрим несколько схем по сборке лазера при использовании лазерного диода, взятого из DVD-RW привода.

Первый вариант сборки

В данной ситуации необходимо использовать следующую схему сборки устройства на основе лазерного диода, извлеченного из DVD-RW привода.

Схема сборки

Минусом такой схемы является наличие ситуации проседания напряжения аккумулятора в момент разрядки, что вызывает линейное падение степени яркости лазера.
Чтобы собрать лазерную установку по приведенной схеме, нужен не только диод, но и конденсаторы с любым напряжением (от 3В). На схеме они отмечен значком C1 и С2. Емкость первого конденсатора должна быть 0,1 мкФ, а второго – 100 мкФ. Они защитят диод от статического электричества, а также обеспечат плавный переход процессов. Когда конденсаторы были подсоединены к лазерному источнику света, с выводом можно будет снять проволоку. При соединении к диоду один из выводов на корпус будет подавать минус. В тоже время второй вывод будет плюсом, а третий – не применяется. Расположение плюсов достаточно хорошо показано на второй схеме, которая будет описана ниже.
Стоит знать, что на корпус некоторых диодов подается плюс (например, у 808нм лд). Для сдвоенных моделей характерно наличие среднего вывода для общего минуса (G), а крайний – C для питания DVD, CD, D.
Запитать такую схему можно от мобильного аккумулятора или 3 аккумулятора АА.

Обратите внимание! При сборке схемы необходимо учитывать, что напряжение аккумулятора может отличаться от указанного. Особенно это заметно сразу же после его зарядки. При 3,7 В может иметься 4,2 В. В связи с этим аккумулятор необходимо проверять мультиметром.

При этом ток также может иметь отличные значения. К примеру, при соответствующих скоростях записи DVD-RW привода, лазерный диод может иметь следующие значения таких параметров, как мощность и ток:

• при скорости 16 мощность составит 200мВт, а ток - 250-260мА;
• при скорости 18 мощность составит 200мВт, а ток - 300-350мА;
• при скорости 20 мощность составит 270мВт, а ток - 400-450мА;
• при скорости 22 мощность составит 300мВт, а ток - 450-500мА;
• при скорости 24 мощность составит 300мВт, а ток - 450-500мА.

Инфракрасный диод

Инфракрасный диод CD-RW привода будет иметь мощность в 100-200мВт. Для сравнения, фиолетовый в BLU-RAY RW - от 60 до 150мВт, а в не пишущих моделях -15 мВт.
Перед сборкой данной схемы, при использовании лазерного диода DVD привода, необходимо узнать, какое сопротивление требуется для резистора R1. Для этого можно использовать формулу R1=(Uвх.-Uпад.)/I , в которой:

• Uвх. – напряжение, идущее от аккумулятора;
• Uпад. - падение напряжения, которое принимает диод. Красный диод должен примерно иметь Uпад. равное 3 В. Такое напряжение пойдет для маломощного не пишущего DVD привода. Для инфракрасного диода Uпад. составит примерно 1,9 В, а для фиолетового или синего – 5,5 В и 4-4,4 В соответственно;
• I - сила тока. Ее можно узнать из специальной таблицы.

При сборке лазера многие специалисты рекомендуют использовать резисторы большего сопротивления , чем получилось при расчетах. Это позволит защитить полупроводник от тока чрезмерного значения. Используя мультиметр, далее можно будет уменьшить сопротивление.

Второй вариант сборки

В данном случае при сборке лазерной установки необходимо руководствоваться следующей схемой.

Схема сборки лазерной установки

Данная схема, в отличие от вышеописанной не имеет проблем с падением яркости лазера. Эта проблема была решена благодаря применению в схеме
специального регулируемого стабилизатора (например, КРЕН12А или его распространенного аналога LM317T). При этом необходимо знать, что выбранный стабилизатор является компенсационным. Он подает напряжение примерно на 1.4 В больше, чем требуется. В результате, чтобы получить в схеме на лазерный диод 3 В нужно подать от 4.4 В до 37 В. При этом на выходе все равно будет 3 В (конечно, при условии правильно подобранных резисторов).
Если на схему подавать меньше 4.4 В, то яркость лазера начнет падать, что характерно для первой схемы. В результате возникнет ситуация, аналогичная разрядке аккумулятора. Для диодов 780нм на схему потребуется подавать от 3,8 В до 37 В. Поэтому в такой ситуации данная схема может оказаться неэффективной, так как вольт-амперная характеристика здесь будет сильно плавать в зависимости от температуры окружающей среды . А это может привести к перегоранию схемы, если повышение значения тока вовремя не удаётся отследить.

Обратите внимание! Некоторые специалисты считают, что данный эффект характерен для синих лазерных диодов.

Чтобы избежать перегрева, необходимо до полного разогрева источника света измерять ток. Это позволить устранить риск повышения предельно допустимого значения тока.
Специалисты рекомендуют использовать сопротивление для R1 в значении Ом. А для определения параметра R2 необходимо использовать следующую формулу: R2=R1*(Uвых.-Uопор.)/Uопор.
Следует знать, что первоначально R2 нужно ставить несколько меньше, чем было получена цифра при вычислениях. При этом следует одновременно к диоду подключить последовательно мультиметр, чтобы оценивать силу тока. Это позволит избежать ситуации появления тока чрезмерного значения.
В этой схеме допускается использование таких же конденсаторов, как и в предыдущей. А вот резисторы должны быть более качественными, особенно их подключение. Если во время работы установки произойдет обрыв контакта (размыкание цепи), то из-за возросшего напряжения светодиодный диод перегорит.

Фокусировка светового потока в луч

Создавая лазерную установку и используя для этого диод, извлеченный из DVD-RW привода, необходимо понимать, что испускаемый свет будет аналогичным стандартному светодиоду.

Свечение светодиода

Но нам же необходим лазерный луч. Чтобы его сделать, необходимо использовать коллиматор – специальную линзу. С ее помощью будет происходить фокусирование светового потока в луч. Отличным решением будет применение в устройстве линзы, взятой из старой лазерной указки. Устанавливая ее при помощи гаек и пружин, появится возможность более точной фокусировки лазера (его приближение и удаление). Также линзу можно прикрепить к лазерному диоду с помощью эпоксидного клея или двухстороннего скотча.
Из-за того, что не всегда можно отыскать мощный диод, в данной ситуации рекомендуется использовать модель 808нм.

Получение зеленого луча

С помощью кристалла определенного цвета можно получить лазерный луч зеленого, желтого, красного и синего цвета.

Заключение

С помощью лазерного диода, извлеченного из DVD-RW привода, можно своими руками создать лазерную установку. Используя различные кристаллы, можно сфокусировать луч и придать ему необходимую расцветку. При этом необходимо обязательно учитывать особенности работы с таким приспособлением, чтобы получить желаемый результат и не ухудшить свое зрение.

Рекомендуемые статьи по темеКак собрать блок питания с регуляторами своими руками Обзор устройства беспроводных уличных светильников с датчиками движения Почему стоит обратить внимание на микроволновые датчики движения

Наверно у всех еще с детства была мечта иметь свой собственный мощный лазер , способный прожигать стальные листы, теперь мы можем на шаг приблизиться к мечте! листы стали резать не будет, а вот пакеты, бумагу, пластмассу легко!
Для нашего лазера нам понадобится во первых сломанный или не очень резак! причем DVD-RW . чем выше скорость записи DVD-R, тем мощнее там стоит лазер! в 16х приводах стоят 200мВт красные лазеры, а также лазер ИК диапазона, но о нем позже.

Разбираем резак ,
вытаскиваем оптическую часть.Вот так выглядит эта часть резака:

ценного там только выходная линза и два лазера.

Теперь достаем самое главное!

А теперь техника безопасности для вас и для лазера!

лазер из DVD-RW относится к классу 3B, а значит опасен для зрения! не направляйте луч в глаза! даже глазом моргнуть не успеете, как потеряете зрение! парнишка на одном форуме засветил себе нечаянно, попал на несколько тысяч уёв. это ему считай повезло. сфокусированным лучом ослепить можно и со ста метров! смотрите куда светите!

Как можно испортить ЛД?
Да очень просто! стоит превысить ток и ему конец! причем доли микросекунд будет достаточно!
именно поэтому ЛД боятся статического электричества. Оберегайте ЛД от него!
на смом деле ЛД не сгорает, просто рушится оптический резонатор внутри и ЛД превращается в
обычный светодиод. резонатор рушится не от тока, а от световой интенсивности, которая в свою
очередь от тока и зависит. Также надо быть внимательным к температуре. при охлаждении лазера
КПД его растет и при том же токе интенсивность возрастает и может разрушить резонатор! Осторожнее!
Еще его легко убить переходными процессами, возникающими при включении и выключении! от
них стоит защититься.

Теперь продолжим разбирать привод))
Достаем лазер и его радиатор, сразу же припаеваем к его ногам небольшой
неполярный конденсатор на 0,1мкФ и полярный побольше! так мы спасем
его от статики и переходных процессов, которые ЛД очень не любят!
Теперь время подумать о питании нашего лазера.ЛД питается примерно
от 3V и потребляет 200мА. Лазер это не лампочка!! никогда не соединяйте
его напрямую к батарейкам! без ограничительного резистора его убьют и
2 батарейки от лазерной указки!! ЛД нелинейный элемент, поэтому питать его
надо не напряжением, а током! то есть нужны токо ограничивающие элементы.
рассмотрим три схемы питания ЛД от простейшей, к наиболее сложной.
Все схемы питаются от аккумуляторов.
1 вариант
ограничение тока резистором. см рисунок

сопротивление резистора определяется экспериментально, по току через ЛД.
стоит остановиться на 200мА, дальше риск спалить больше.
хотя мой ЛД и на 300мА работал прекрасно. для питания подойдут три любых
аккумулятора на нужную емкость. также удобно использовать аккумулятор от
мобильного телефона(любого).

Пробный запуск

В темноте работает как фонарик.

Линза для фокуссировки

Через линзу получается сфокусировать луч, но без жесткого корпуса занятие утомительное.

Изготовление корпуса

Обязательно нужно все изолировать.

Линза

Кстати, эта линза работает лучше, если ее перевернуть выпуклой частью к лазерному диоду.

Регулируем и получаем более-менее собранный луч.

Точно отрегулировать, наверное, можно, но нам и этого хватило, чтобы черный пластик начал плавиться.

Спичка мгновенно загоралась.

Черная изолента разрезалась как ножом по маслу.

Из этого лазера получилась бы отличная пушка для игры в солдатики.

Видео

DVD ЛАЗЕР "ДЫМОК"

Многие занимаются изготовлением всяких ненужных, но прикольных девайсов, не стал исключением и я. Решил по примеру многих сделать лазер из DVD - прожигающего диода, выдранного из нерабочего ДВД-пишущего привода. Итак, просим своего радиокота помочь раскрутить компьютер:

Потом снимаем крышку привода и вытаскиваем планку, на которой установлен л азер из DVD.

Для подключения его к аккумулятору, можно использовать специализированную со стабилизацией тока. Но эти микросхемы стоят 5-10$, а сгорают при неправильной наладке в момент! К тому-же их не везде достанешь. Поэтому решено было сделать свою схему питания, как оказалось прекрасно работающую, ещё и вместе с зарядным устройством от 220В.

Аккумулятор: никель-кадмиевые пальчики 3 шт или литий-ионник от мобильника. Итак приступаем, берём из дивидишника диод-

Говорят они боятся статики, но я никаких мер по защите не принимал и всё равно не сгорели. А вот когда поднимал ток свыше 0.3А - вылетали в момент. Четыре штуки спалил! Запихиваем весь этот лазер из DVD в какой-нибудь подходящий корпус, например китайский фонарик,

Линзу для фокусировки я сначала взял от того-же ДВД привода , но как оказалось с ней работает лазер плохо - фокусировка ни к чёрту. Пришлось идти на базар и тратить доллар на покупку лазерной указки. Вот её линза просто супер - фокусирует в точку .

И к тому же удобно крепится! В качестве бонуса, имеем три пуговичных 1,5в батарейки, кнопку и очень яркий красный светодиод. Спереди фонарика, вместо стекла ставим круглый кусок пластмассы с отверстием 10 мм для луча. Вот и всё, боевой лазер из DVD "дымок" готов!

Поджигает спички за 1 метр, заставляет хорошо дымиться дерево, резину, пластмассу, чёрную бумагу. Ток потребления - до 0.3А, но рекомендую не устанавливать предельный, а снизить до безопасных 0.2А. Ещё будет лучше, если питать его от со сверхнизким падением напряжения - 0.05В.

По всем вопросам пишите на

В разделе есть вакантные места для фотографий Ваших лазеров и других девайсов!

Все конечно знают лазерные указки. Такие указки только светят и не имеют нагревательного эффекта. Это и неудивительно, т. к. его оптическая сила всего 1 мВт (максимальная 5 мВт). Автор хотел сделать лазер высокой мощности, но строительство классического лазера является очень сложным, поэтому он поступил иначе...

В наличии оказались три сломанных CD-RW привода. Лазеры в них, как правило, имеют мощность при импульсном режиме 100 - 250 мВт, при непрерывном- 50 - 125 МВт. Работают в инфракрасном диапазоне на длине волны 780 нм. Средний рабочий ток 100 мА - 150 мА, импульсный до 200 мА. При подключении диода лучше не рисковать и настроить ток в цепи питания около 100 мА (можно и больше, но существует риск разрушения диодов, так как его тип трудно установить). Падение напряжения на диоде около 2,1 - 2,15 В. Для ограничения тока можно использовать резистор. Это не идеальное решение, но это работает. Лучше конечно применить источник питания со стабилизированным током с 7805 или LM317.

В оригинальной конструкции лазерного устройства, лазерный луч фокусируется c расстоянием в несколько мм, существуют две линзы: первая преобразует расходящийся свет диода в параллельный пучок, вторая- фокусирует его на необходимом расстоянии. Такой диод не подходит для экспериментов, поэтому нужна небольшая переделка.

Есть два возможных решения:
1) Снимите лазерный диод и применяем к нему оптику от другого устройства (лазерный принтер. Это подходит только для лазерных диодов с обычными корпусами диаметром 5,6 мм, которые стыкуются со старонней оптикой.
2) Оставляем лазерный диод в оригинальной части, удаляем одну из линз (ближнюю к CD диску). Вторую линзу смещаем от диода и фокусируем луч в точку на нужное расстояние (1 см до 1 м или более).
Лазерный диод должен быть соосно совмещен с линзой, в противном случае вы не сможете с фокусировать пучок. Лазерные диоды никогда не должны быть включены, если они не помещены в достаточно большом металлический корпус, который служит теплоотводом!

То, что вы можете найти в различных устройствах для записи дисков: В DVD-RW дисководах есть 2 лазерные диоды: красный для сжигание DVD и инфракрасный для сжигания CD. В DVD-ROM приводах (только чтение) может предложить вам только слабый красный диод на 1 мВт, они хороши только для конструирования указок. Они не смогут зажигать или вырезать что-нибудь. В комбинированных CD-RW / DVD-ROM (прожиг CD и только читает DVD) вы можете найти диод инфракрасного и слабый красный диод (как в DVD-ROM). И, наконец, диоды из только читатающих CD-ROM совершенно бесполезны:).

Внимание! Лазерные диоды из CD-RW излучают невидимое лазерное излучение, и они очень опасны! Их свет может повредить глаза. Вы никогда не должны смотреть в рабочей диода даже без линзы или указать его на отражающей поверхности. Лазерный луч может вызвать ожоги или пожар. Это, как правило, класс лазера III b. Все, что вы делаете, вы делаете на свой страх и риск.

Простейшее подключение лазерного диода.

Подключение лазерного диода

R= (U-Ud) /I

Расчет сопротивления серии лазерного диода (напряжения U должно быть по крайней мере выше на 1 В чем падение напряжения Ud на лазерном диоде. Падение напряжения Ud 2,15 В для инфракрасного и 2,5 В для красных диодов. Никогда не устанавливайте ток лазерного диода выше 0,2 A.

Примечание: Если диод подключен к любому источнику питания (даже регулируемому) без сопротивления или регулятора тока, диод будет уничтожен! Лазерный диод имеет почти нулевое сопротивление. Падение напряжения 2,1 В не означает, что диод может быть подключен к 2.1 В!

Эта схема, достаточно точная и не требующая большого числа компонентов, предназначена для управления лазерным диодом и разработана в соответствии с требованиями, предъявляемыми к оборудованию медицинского назначения. Сейчас устройство проходит клинические испытания. Характеристики лазерных диодов подвержены кратко- и долговременному дрейфу, обусловленному температурой и старением. Обычно они управляются постоянным током, поэтому их выходную оптическую мощность контролируют и, в соответствии с ее изменениями, регулируют ток.

Корпус конструкции заземлен, поэтому конфигурация источника постоянного тока рассчитана на включение силового транзистора в верхнее плечо лазера, а не на более простой вариант противоположный вариант. Кроме того, чтобы избежать «татуировки» пациента, ток должен быть изначально ограничен.

В схеме с однополярным питанием +5 В резистор R1, измеряющий и ограничивающий ток, и p-канальный МОП-транзистор Q1 образуют истоковый повторитель (Рисунок 1). Затвор МОП-транзистора находится под напряжением, немного превышающем напряжение истока, поэтому транзистор частично открыт, и ток лазерного диода создает падение напряжения на резисторе R1. В худшем случае, когда Q1 открыт полностью, максимальный ток лазера определяется выражением

R DS(SAT) = 25 мОм - сопротивление открытого канала МОП-транзистора,
V LASER = 2.0 В - напряжение на лазерном диоде.

Значения R DS(SAT) и V LASER были взяты из справочных данных на транзистор и лазерный диод, соответственно. Выбор сопротивления резистора R1 определяется требованиями к величине тока лазера (в данном случае, 250 мА) с учетом коррекции, вносимой прямым напряжением лазерного диода, типичное значение которого равно 2.0 В. Решая уравнение относительно R1, получаем:

где I LASER = 250 мА.

Сопротивление R DS(SAT) настолько мало, что его можно не учитывать. При известных значениях R1 и максимального тока лазерного диода мощность, рассеиваемая R1, может быть рассчитана по формуле

откуда следует, что резистор с допустимой рассеиваемой мощностью 800 мВт обеспечит небольшой дополнительный запас.

Величина тока лазера устанавливается с помощью ЦАП, выходное напряжение которого задается логометрически. В качестве опорного здесь используется напряжение источника +5 В, поэтому выход ЦАП отслеживает все флуктуации питания. Во время работы на выходе АЦП устанавливается требуемая величина управляющего напряжения. Делитель R2, R3 масштабирует эту уставку относительно номинального питания +5 В.

Например, если выходное напряжение ЦАП задано равным половине шкалы, то есть +2.5 В, напряжение между R2 и R3, (или на неинвертирующем входе ОУ IC1), будет равно +3.5 В. Включенная в контур обратной связи IC1 регулирует напряжение на затворе Q1 и, соответственно, ток, походящий через R1, Q1 и лазерный диод. Режим схемы стабилизируется, когда напряжение обратной связи станет равным +3.5 В. В этом установившемся режиме на резисторе R1 падает 5 В - 3.5 В = 1.5 В, и ток равен 125 мА, то есть, находится в середине шкалы. Аналогично, если на выходе ЦАП установить минимальное значение 0 В, напряжение на неинвертирующем входе IC1 будет равно +2 В. IC1 будет увеличивать напряжение на затворе Q1 до тех пор, пока падение напряжения на R1 не вырастет до 3 В, а ток, соответственно, до 250 мА. Это точка насыщения, в которой Q1 полностью открыт, и прямое напряжение на лазерном диоде равно +5 В минус падение напряжения на R1.

В полную схему должны быть включены элементы R4 и C1, обеспечивающие стабильность контура регулирования и имеющие частоту среза f, равную

Отдельное внимание следует уделить процессу, происходящему в схеме при скачкообразном изменении управляющего напряжения, на время которого ОУ, работавший до этого как сумматор напряжений уставки и обратной связи, становится повторителем напряжения, и на его выходе стремится возникнуть ступенька. В связи с этим в нашем примере добавлен конденсатор C2, образующий низкочастотный фильтр напряжения уставки с частотой среза

где R2||R3 = 12 кОм.

Если частота среза этого фильтра будет намного меньше полосы пропускания цепи ОС, ОУ сможет отслеживать ступенчатые изменения уставки с минимальными выбросами во время переключения ЦАП.

R5 обеспечивает некоторое смещение ОУ за счет того, что небольшой ток всегда будет гарантированно протекать через резистор R1. Когда на выходе ЦАП установлено напряжение полной шкалы +5 В, ток лазера, задаваемый операционным усилителем, всегда будет немного превышать значение, определяемое уставкой. Поэтому выход ОУ, пытаясь выключить Q1, будет входить в насыщение. Без резистора R5 входное напряжение смещения ОУ могло бы восприниматься как ложное значение уставки и приводило к включению Q1 для восстановления баланса.

Это одна из основных причин, по которой используется логометрическое включение ЦАП. Если бы опорное напряжение ЦАП было фиксированным, программирование малых токов была бы практически невозможным. Если на выходе ЦАП установить напряжение чуть ниже точного значения +5 В, то даже при небольших флуктуациях напряжения питания +5 В управляющее напряжение будет изменяться весьма существенно. Однако в логометрической схеме ЦАП отслеживает изменения напряжения питания +5 В, и относительное управляющее напряжение на его выходе остается стабильным.

Платой за возможность точно задавать слабые токи является плохой коэффициент подавления пульсаций питания. Однако в том медицинском приложении, для которого предназначался лазер, петля стабилизации тока сама является частью петли стабилизации мощности, и пульсации питания в ней минимальны. Если же потребуется, на плату можно добавить небольшой стабилизатор напряжения, и ценой некоторого увеличения числа компонентов вы получите стабильное, малошумящее питание лазера.

При генерации лазерного излучения более важен не ток лазерного диода, а его напряжение. В момент подачи на анод положительного потенциала, начинается смещение p-n перехода по прямому направлению. Это начинается инжекция дырок из p-зоны в n и аналогичную инжекцию электронов в противоположном направлении. Близкое расположение электронов и дырок запускает их рекомбинаци. Данное действие сопровождается генерацией фотонов определённой длиной волны

Это физическое явление получило название спонтанного излучения и применительно к лазерным диодам считается основным способом генерации лазерного излучения.

Полупроводниковый кристалл лазерного диода представляет собой тонкую прямоугольную пластинку. Деление на p и n части здесь осуществляется по принципу не слево направо, а сверху вниз. То есть, в верхней части кристаллав расположена p-область, а ниже - n-область.

Поэтому площадь p-n перехода достаточно велика. У лазерного диода торцевые стороны отполированы, т.к для формирования оптического резонатора (Фабри-Перо) необходимо наличие параллельных плоскостей максимальной гладкости. Перпендикулярно направленный в отношении одной из них фотон будет двигаться по всему оптическому волноводу, периодически отражаясь от боковых торцевых сторон, пока не выйдет из резонатора.

Во время такого движения фотон спровоцирует нескольких актов вынужденной рекомбинации, т.е генерирование аналогичных фотонов и тем самым усиливая лазерное излучение. В тот момент времени, когда усиление достаточно для перекрытия потерь, начинается лазерная генерация.

Главная отличительная особенность между светодиодами и лазерными диодами – это ширина спектра излучения. Светодиоды имеют широкий спектр излучения, в то время как лазерные имеют очень узкий спектр.

Принцип работы обоих полупроводниковых источников базируется на явлении электролюминесценции-излучении света материалом, через который течет электрический ток, вызванный электрическим полем. Излучение вследствие электролюминесценции характеризуется сравнительно узким спектром шириной в 0,1…3 нм для лазерных диодов и 10…50 нм у светодиодов.

Для подключения лазерного диода необходима специальная электронная схема, называемая драйвером лазерного диода. На практическом примере ниже мы покажем, как своими руками собрать простой драйвер лазерного диода на основе стабилизатора напряжения LM317.

Драйвер это особая схема подключения, которая применяется для ограничения тока и дальнейшей подачи его на лазерный диод, чтобы он работал правильно и не сгорел при первом же включении, в случае если мы напрямую подключим его к блоку питания.

Если ток будет низким лазерный светодиод не включится из-за отсутствия необходимого уровня мощности. Таким образом, схема драйвера предназначена для обеспечения правильного токового номинала, при котором лазерный диод перейдет в свое рабочее состояние. Простому светодиоду хватит обычного резистора для ограничения тока, но в случае с лазерным нам понадобится схема подключения для ограничения и регулировки тока. Для этих целей отлично подойдет микросборка .

Трехвыводная микросхема LM317 это типовой стабилизатор напряжения. На своем выходе он может выдавать напряжение от 1.25 до 37 вольт. Внешний вид LM317 с подписанными выводами представлен на изображении выше.

Микросхема является отличным регулируемым стабилизатором, иными словами можно легко изменять значение напряжения на выходе в зависимости от потребностей на выходе схемы, используя два внешних сопротивления, подключенные к линии регулировки (Adjust). Эти два резистора работают как делитель напряжения, применяемый для уменьшения уровня выходного напряжения.

Конструкцию за пять минут можно собрать на макетной плате. Работает схема так. Когда от батарейки начинает идти напряжение номиналом 9 вольт, оно сначала протекает через керамический конденсатор (0.1 мкФ). Эта емкость применяется для фильтрации высокочастотного шума от источника постоянного тока и обеспечивает входной сигнал для стабилизатора. Потенциометр (10 КОм) и сопротивления (330 Ом), подключенные к линии настройки, применяются в роли схемы ограничения напряжения. Выходное напряжение полностью зависит от значения этих сопротивлений. Выходное напряжение стабилизатора попадает на фильтр второго конденсатора. Эта емкость ведет себя как балансировщик мощности при фильтрации флуктуирующих сигналов. В результате можно изменять интенсивность лазерного излучения, вращая ручку потенциометра.

Лазерные диоды находят применение в самых различных радиолюбительских конструкциях. Питание лазерного диода может осуществляться, как от батареи или аккумуляторного источника питания, так и от стационарной сети промышленным напряжением 220 вольт. В последнем случае необходима более тщательная защита от всплесков тока или напряжения, поскольку лазерный диод представляет собой довольно чувствительный к таким явлениям элемент и может выйти из строя даже при очень кратковременном превышении тока или напряжения.

Подключение диода от источника постоянного тока.

В состав схемы входят батарея или аккумулятор напряжением девять вольт, токоограничивающий резистор и непосредственно лазерный модуль. При неимении отдельного лазерного диода, взять оный можно из DVD привода. При этом следует помнить, что в данном случае имеется в виду компьютерный, а никак не обычный проигрыватель. С большой осторожностью лазер извлекается из него, после чего требуется определиться с подключением питания. Как правило, производитель снабжает лазерные диоды тремя выводами, двумя по краям и одним посредине. В большинстве случаев именно средний электрод подключается к минусовой клемме источника питания. К положительному полюсу необходимо подключить либо правый, либо левый, здесь всё зависит от производителя и марки лазерного оборудования. Для того чтобы определить какой именно вывод является положительным, следует подать питание на диод. Для этой цели используются две батарейки по 1,5 вольта и резистор в пять Ом. Минусовые выводы батареек напрямую подключаются к центральному минусовому выводу диода. Плюсовая сторона батареек, через резистор, поочерёдно подключается к каждой из двух оставшихся клемм диода. Как только лазер слегка засветится, это значит, что плюсовой полюс найден. Таким способом весьма быстро и просто можно определить полярность, поскольку принцип работы лазерного диода идентичен работе обычного вентиля. Питание будущего лазера организовывается от двух или трёх пальчиковых батареек, однако при желании для этой цели можно использовать и аккумулятор мобильного телефона. В последнем случае необходимо использовать дополнительный ограничительный резистор на двадцать пять Ом, а в случае с батарейками применять резистор в пять Ом.

Подключение диода от сети 220 В

При таком подключении могут возникнуть нежелательные выбросы напряжения и высокочастотные всплески. В таком случае следует обеспечить дополнительную защиту чувствительному элементу, дабы избежать его поломки. Схема состоит из стабилизатора напряжения, конденсатора, токоограничивающих резисторов и непосредственно лазерного диода. Стабилизатор напряжения и сопротивления, образуют блок, препятствующий токовым выбросам. От бросков напряжения, устанавливается стабилитрон, а конденсатор поможет препятствовать высокочастотным всплескам. В результате использования такой схемы, стабильная работа лазерного диода полностью гарантирована.