Was ist eine Infrarot-Laserdiode?
Eine Infrarot-Laserdiode ist eine elektronische Komponente, die elektrischen Strom in elektromagnetische Strahlung umwandelt. Dies emittiert eine Wellenlänge zwischen sichtbarem Licht und Mikrowellenstrahlung. Diese Vorrichtungen liefern Licht, das zum Festkörperlaserpumpen in Lichtleitfasernetzen, zur wissenschaftlichen Spektralanalyse, zur Materialbearbeitung und für zahlreiche andere Zwecke verwendet wird. Laserdioden reichen von einem Milliwatt (mW) bis 10 mW oder sind als diodengepumpte Festkörperlaser (DPSS) mit mehreren Kilowatt (kW) angeordnet.
Diese Komponenten zeichnen sich durch eine hohe Leistungsausbeute bei niedrigen Betriebsströmen und Mehrstrahlkonfiguration aus. Unter Verwendung von Halbleitermaterial als reflektierende Endfacetten kollidieren Photonen, die durch kontinuierliche Reflexion stimuliert werden, mit Atomen, um die starke Freisetzung von mehr Photonen zu erzeugen. Dadurch werden intensive Lichtstrahlen erzeugt, die durch ein Kollimations- oder Strahlgeraderichtungs-, Linsen- oder Infrarotfilter (IR-Filter) geleitet werden können. Zu den Anwendungen gehören Disc-Player, Computerlaufwerke und Kommunikationsnetzwerke.
Eine weitere Anwendung für die Infrarot-Laserdiode besteht in der Verwendung von optischen Freiraum-Kommunikationsverbindungen, die im Wesentlichen optische Übertragungen sind, die durch die freie Luft verlaufen. Mit Übertragungsraten von etwa 4 Gigabit pro Sekunde (Gb / s) kann dies eine kostengünstige Alternative für die Wartung der Telekommunikation in Gebieten sein, in denen das Ausgraben der Glasfaserinfrastruktur kostenintensiv ist. Atmosphärische Bedingungen und Strahldispersionen wirken sich jedoch auf solche Platzierungen aus. Wellenlängen um 1.330 Nanometer (nm) liefern die geringste Dispersion, während 1.550 nm die besten Transmissionen ermöglichen. Ein Infrarotsender verwendet möglicherweise IR-Laserdioden oder Leuchtdioden (LED) und arbeitet normalerweise in Temperaturbereichen von -10 ° bis 60 ° C im Vergleich zu sichtbaren Dioden bei -10 ° bis 50 ° C.
Dioden sind kleine elektronische Geräte, die Lichtenergie abgeben, indem sie einen Strom über einen Halbleiter leiten, wie dies bei Leuchtdioden der Fall ist. Wenn die Atome in Lücken im Material geraten, geben sie eine kleine Energiemenge in Form eines Lichtteilchens oder Photons ab. Das resultierende Leuchten kann durch Konfiguration der Lücken in verschiedenen Wellenlängen oder Lichtfarben moduliert und durch Linsen und Filter geleitet werden, um die Intensität zu modifizieren. Infrarot (IR) ist der Teil des elektromagnetischen Bandes (EM), der höher als die Radiowellen und knapp unter dem Regenbogen liegt und für das bloße Auge unsichtbar ist. Es ist die Wärmestrahlung, die von Nachtsichtgeräten und Wärmebildgeräten erfasst wird.
IR-Strahlung wird durch thermische Bewegung angeregt, wenn Strahlung auf ein Objekt trifft. Diese Art von Strahlung bewegt sich in einer geraden Linie als Licht, nicht als Wärmekonvektion oder elektrische Leitung. Eine Infrarot-Laserdiode verstärkt dieses nicht sichtbare Licht, um eine schnelle digitale Übertragung von Kameras bis zu Raketensystemen zu ermöglichen.
Diodengepumpte Infrarotlaser werden eingesetzt, um Metall zu gravieren und Leiterplatten zu konstruieren. Langwellige IR-Laser sind von den atmosphärischen Bedingungen weniger betroffen als kurzwellige IR-Laser und werden daher häufiger in der Kommunikation eingesetzt. Die Infrarot-Laserdiodentechnologie wird in der Chirurgie und bei Zielerfassungssystemen für militärische Anwendungen eingesetzt. Es wird zum Erkennen von Gas verwendet und ermöglicht es einer Desktop-Computermaus, Oberflächen mit der 20-fachen Auflösung der LED-Bildgebung zu verfolgen. Laservisiere auf Waffen verwenden IR-Laserdioden, um einen unsichtbaren Zielpunkt zu erzeugen, der mit Nachtsichtgeräten erfasst werden kann.
Das von einer Infrarot-Laserdiode ausgestrahlte Licht ist für die direkte Betrachtung gefährlich. Das menschliche Auge hat keine Wärmerezeptoren, die das Nervensystem davor warnen, dem gefährlichen Brandeffekt ausgesetzt zu sein. Eine infrarotempfindliche Kamera oder Phosphorplatte kann bei der Bestimmung des Strahlengangs eines IR-Lasers hilfreich sein. Während einige Laser ihre kollimierten Strahlen durch Infrarotfilter lenken, um dieses Risiko auszuschließen, führen Herstellungsprozesse manchmal zu fehlerhaften oder fehlenden IR-Filtern. Daher ist es sicherer, direkte Augenexposition mit allen Laserstrahlen zu vermeiden.