Лазерный диод HL6512MG

Supported by http://www.holography.ru
holos

Лазерный диод HL6512MG

Post by holos » Sat Nov 29, 2008 8:08 pm

Хочу поведать вам, уважаемые коллеги, о результатах попытки сделать одночастотный полупроводниковый лазер с параллельным пучком. Если сказать одной фразой, то ничего хорошего не получились. В своей заметке от 27 июля я высказал пять возможных причин неудачи первых экспериментов. Но, кто бы мог предположить, что истинной причиной оказалась совсем другое и банальное – лазеры изначально имели многочастотный спектр генерации!
Когда мой коллега в очередной раз снял с измотанного доработками лазера HL6548FG все причандалы для получения параллельного пучка, и я наконец-то посмотрел на его исходный спектр, мне стало дурно – на бесконечно удаленном расстоянии в пространстве интерферометра красовался типичный многочастотный спектр. Тут же был смонтирован на радиатор и проверен второй, совсем новый, лазер – безрезультатно. Потом еще один - та же история. В общей сложности, вместе с Володей Войтенко, мы проверили 5(!) лазеров HL6548FG и один лазер HL5612MG. И все они (!!!) оказались многочастотными! Проверяли на всех режимах по току и температуре, проверяли на 4-х интерферометрах Фабри-Перо (я - на трех, специально для этого собрал свой первый интерферометр на рельсе).

Image
Три разных интерферометра дали один негативный результат

Потеряли два лазера HL6548FG, но результат – нулевой. Я переработал несколько раз свой блок питания, взял другой у Игоря Егорова, потом перешел на батарейный вариант, запаял танталовые конденсаторы и т.д. и т.п., но все эти попытки улучшить питание лазеров к успеху не привели.

Image
Задняя крышка блока выдает его секрет - он собран на батарейках

Последний эксперимент, который я был обязан сделать, и на этом настаивал мой товарищ, специалист по граданам, весьма скептически относящийся к нашим самодельным интерферометрам, это записать голограммы и по ним оценить спектр. Что я и сделал на этой неделе. К блоку питания был уже подключен лазер HL6512MG, с ним и соорудил тестовую схему. Не мудрствуя лукаво, закрепил лазер на любительской установке. Я уже давно использую эту установку для экспериментов по химии. Очень удобно, все умещается на столе, а для исследований больших голограмм и не нужно.

Image
Тестовым объектом служила медаль с выставки "Эврика", Брюссель

The Key Experiment занял не более получаса. Замер освещенности, экспонирование 1 сек, проявление 5 мин и вот я уже смотрю на готовые голограммы. И вижу заведомо ожидаемую картину – изображение перекрыто подвижными интерференционными полосами – явный признак многочастотного спектра. По контрасту полос можно прикинуть, что спектр имеет несколько частот разной интенсивности, три или более.

Image
Первое фото - голограмма, записанная одночастотным лазерным модулем

Все, Final Fantasy закончилась. Можно подводить итог 3-х месячной работы. Не знаю истинных причин, но предположить, что у всех шести лазеров ключевой параметр – спектр - СЛУЧАЙНО оказался многочастотным, очень трудно. Лазеры мы покупали по разным каналам, но у одной фирмы-посредника – “Thorlabs”. Мой товарищ, специалист по граданам, рассказал мне, что у них было два случая, когда эта фирма поставила неисправные приборы. Пришлось качать права, и они добились замены. Я тоже попытался заменить хотя бы один лазер, но пока никаких сдвигов в этом направлении нет. Написал на фирму, производитель лазеров – “Opnext”с просьбой хотя бы прислать фотографии или графики спектра лазеров – тоже молчание. Заказал еще один лазер HL6512MG (7-й!) у ребят, которые сотрудничают с фирмой “Opnext”. Возможно, они его купят. Тогда и продолжим эксперименты.

P.S. Что-то в этот раз загрузка фотографий с использованием сервиса форума не получилась. Загрузил по старинке, с keep4u.ru

Игорь

Лазерный диод HL6512MG

Post by Игорь » Sat Nov 29, 2008 8:57 pm

У меня есть лазеры с хорошим спектром. Могу отдолжить для опытов.

holos

Лазерный диод HL6512MG

Post by holos » Sun Nov 30, 2008 7:33 am

Игорь, какая модель, фирма, мощность, цена?

Игорь

Лазерный диод HL6512MG

Post by Игорь » Mon Dec 01, 2008 11:05 am

Один HL6344G, 10мВт. Цены не помню. Он в 9мм корпусе.
Второй я не помню ибо это было чудовищно давно и продавался он без упаковки (выносили ящик и выбирай от туда любой). Хотя одночастотность там официально не гарантируется, для голограмм глубиной 5см его всегда хватало, наверняка и больше он может. Правда я его очень давно не использовал (даже нашёл с трудом) - проверять надо. Цены тем более не помню. Обычный 5.6мм корпус.

_Pirra

Лазерный диод HL6512MG

Post by _Pirra » Mon Jan 05, 2009 7:31 pm

Доброго времени суток.
На днях проводила климатические испытания СВЧ смесителя на диодах, и мне пришла в голову одна мысль...

Впрос к тем, кто хорошо разбирается в принципе работы ЛД.

Насколько мне известно, у каждого полупроводникового прибора есть такой параметр как "падение напряжения" теоретически этот параметр является константой, но на практике оказалось, что он зависит от тока (который можно сделать постоянным с достаточно большой точностью) и температуры (Температурный Коэффициент Е (по напряжению)) т.е падение напряжения пропорционально температуре при постоянном токе.

Предполагаю, что зная ТКЕ Лазерного диода, можно следить за температурой непосредственно "кристала" а не корпуса ЛД.

Gall

Лазерный диод HL6512MG

Post by Gall » Mon Jan 05, 2009 8:44 pm

Не знаю, как у лазерного диода, а у обычного диода и у светодиода прямое напряжение прямо пропорционально абсолютной температуре (ВАХ I = I0 (1 + exp(U/U0)), где U0 ~ kT).

holos

Лазерный диод HL6512MG

Post by holos » Fri Jan 09, 2009 9:45 am

Контролировать температуру кристалла, конечно, полезно, но я представляю всю сложность требуемой аппаратуры. А потому иду по противоположному, предельно простому пути - считаю, что главное - температурное равновесие и кристалла, и корпуса лазера и его радиатора. Тогда необходимо просто определить нужную внешнюю температуру для получения оптимальной мощности и спектра - и все дела :wink:

_Pirra

Лазерный диод HL6512MG

Post by _Pirra » Sun Jan 11, 2009 7:41 pm

Доброго времени суток.

А какие температуры по паспорту выдерживает (естественно сохраняя работоспособность) лазерный диод?

Так и подмывает сунуть его в климатику. Камера позваляет прогон от -70 до +130.

holos

Лазерный диод HL6512MG

Post by holos » Tue Jan 13, 2009 7:56 pm

Вот с температурой, как раз, фирма-производитель баловаться не рекомендует. В паспорте прописано строго - 25С. С понижением температуры при постоянном напряжении ток резко возрастает - и happy end :(
Володя Войтенко опустил температуру до 17С и потерял лазер. У лазеров с DVD резаков, похоже, диапазон температур побольше, но частотный режим хуже - добиться одночастотного режима крайне сложно.

VladimirLM

Лазерный диод HL6512MG

Post by VladimirLM » Wed Jan 14, 2009 10:30 am

С понижением температуры возрастает КПД лазерного диода и уменьшается предельно допустимый ток. Если взять не особо ценные диоды то можно было бы поиграться с температурой, не загоняя ЛД особо по току. Опыты с диодами из ДВД, которые в общем то не рассчитывались на одночастотный режим, показали что такой режим у них вполне реализуется, причем у большой части экземпляров. Причем часть имеет хороший спектр при повышенных температурах, часть при пониженных. Рискну на основе своих знаний предположить следующее. Одночастотный режим в этом типе диодов является вполне естественным, так как они построены по однополосковой схеме. Однако на практике он не реализуется во всем диапазоне по некоторым причинам, среди которых наибольшее влияние оказывают тепловые шумы вызывающие флуктуации энергии квантовых переходов. Соответственно есть два пути заставить диод перейти в одночастотный режим: уменьшить тепловые шумы снизив температуру и создать конкуренцию мод изменяя параметры "резонатора". Могу предположить, что при некоторой длине кристалла (в свою очередь зависящей от температуры) целое число длин волн укладывается в эту длину и происходит усиление именно этой волны. Механические дефекты в канале и сколах, всегда присутствующие, работают подобно встроенной дифракционной решетке и подавляют волны попавшие макисмумом на дефект. Одним из способов принудительного получения одночастотного режима и является нанесение дефектов-штрихов на кристалл, чтобы повысить вероятность подавления мод. Поскольку из-за температуры меняется и длина волны и местоположение дефектов из-за термического расширения, одночастотный режим имеет место при некотором совпадении условий, циклически повторяясь примерно через каждые 10 градусов. Возможно например что при охлаждении на 10 градусов кристалл сжимается в длину на величину длины волны. Однако подавление остальных линий генерации не является полным, шумы остаются. Практика исследования диодов показывает, что у части диодов именно при высокой температуре шумы размываются по диапазону и спектр становится практически одночастотным без выраженных пиков вне основной линии, при снижении температуры шумы снижаются и появляются паразитные линии генерации. У других диодов наоборот, при повышении температуры недостаточно заблокированные конкуренцией мод линии появляются, а при низкой температуре они отсутствуют и спектр чище. Вероятнее всего, чем ниже температура тем меньше возможных линий генерации может быть из-за снижения шумов. Значит при очень низкой температуре, близкой к срыву генерации, можно найти режим при котором лишь несколько частот сможет существовать. Вопрос в том, будут ли эти частоты подавляться конкретными дефектами или нет. То есть, некоторые экземпляры возможно выдадут устойчивый двух-трех частотный спектр, а некоторые всего одну линию! Чем мощнее диод тем шире канал и больше линий он сможет дать, следовательно одночастотный режим будет менее вероятен. К сожалению, у меня нет оборудования позволяющего такие криогенные испытания иначе я бы давно проверил идею. Нет также данных о минимальной температуре при которой работают диоды из ДВД. Это может быть и -50, и -150 градусов (кто знает при какой температуре галлиевые полупроводники становятся диэлектриками?). Первые ЛД вообще работали только при грубокой заморозке, так что особых причин не работать при сверхнизких температурах я не вижу. Если у кого есть возможность испытать хота бы даже без замера спектра при какой температуре ЛД из ДВД перестанет работать, можно было бы потом проверить эту идею.

Locked