Co to jest dioda laserowa na podczerwień?

Laserowa dioda podczerwieni jest elementem elektronicznym, który przekształca prąd elektryczny w promieniowanie elektromagnetyczne; emituje to długość fali między światłem widzialnym a promieniowaniem mikrofalowym. Urządzenia te zapewniają światło wykorzystywane do pompowania laserem na ciele stałym w sieciach światłowodowych, naukowej analizy spektralnej, przetwarzania materiałów i wielu innych zastosowań. Diody laserowe mają zakres od pojedynczego miliwata (mW) do 10 mW lub są rozmieszczone jako lasery półprzewodnikowe z pompą diodową (DPSS) o mocy kilku kilowatów (kW).

Komponenty te charakteryzują się wysoką wydajnością przy niskich prądach roboczych i konfiguracją wielu wiązek. Wykorzystując materiał półprzewodnikowy jako odblaskowe powierzchnie końcowe, fotony stymulowane ciągłym odbiciem zderzają się z atomami, aby wytworzyć silne uwalnianie większej liczby fotonów. Powoduje to wytwarzanie intensywnych promieni świetlnych, które mogą być kierowane przez filtr kolimacyjny lub prostujący promień, soczewkę lub filtr podczerwieni (IR). Aplikacje obejmują odtwarzacze płyt, napędy komputerowe i sieci komunikacyjne.

Innym zastosowaniem diody laserowej na podczerwień jest wykorzystanie optycznych łączy komunikacyjnych w wolnej przestrzeni, które są zasadniczo transmisjami optycznymi, które przechodzą przez otwarte powietrze. Przy prędkościach przesyłu około 4 gigabitów na sekundę (Gb / s) może to stanowić niedrogą alternatywę do obsługi telekomunikacji w obszarach, w których kopanie infrastruktury światłowodowej jest zbyt kosztowne. Warunki atmosferyczne i rozproszenie wiązki mają jednak wpływ na takie rozmieszczenie. Długości fal około 1330 nanometrów (nm) zapewniają najmniejszą dyspersję, a 1550 nm umożliwiają najlepsze transmisje. Nadajnik podczerwieni może wykorzystywać diody laserowe IR lub diody elektroluminescencyjne (LED) i zwykle działa w zakresie temperatur od -10 ° do 60 ° C, w porównaniu z diodami widzialnymi w temperaturze od -10 ° do 50 ° C.

Diody to małe urządzenia elektroniczne, które emitują energię świetlną, przepuszczając prąd przez półprzewodnik, jak w diodach elektroluminescencyjnych. Gdy atomy wpadają w szczeliny w materiale, emitują niewielką ilość energii w postaci lekkiej cząstki lub fotonu. Powstały blask może być modulowany przy różnych długościach fali lub kolorach światła przez konfigurację szczelin i kierowany przez soczewki i filtry w celu modyfikacji intensywności. Podczerwień (IR) to część pasma elektromagnetycznego (EM) wyższa niż fale radiowe i tuż pod tęczową czerwienią, niewidoczna gołym okiem. Jest to promieniowanie cieplne wychwytywane przez noktowizory i urządzenia do obrazowania termicznego.

Promieniowanie IR jest stymulowane przez mieszanie termiczne, gdy promieniowanie uderza w obiekt. Ten rodzaj promieniowania porusza się w linii prostej jako światło, a nie jako konwekcja termiczna lub przewodnictwo elektryczne. Laserowa dioda podczerwona intensyfikuje to niewidoczne światło, zapewniając szybką transmisję cyfrową we wszystkim, od kamer po systemy rakietowe.

Lasery na podczerwień z pompą diodową są wykorzystywane do grawerowania metalu i budowy płytek drukowanych. Długofalowe lasery podczerwieni są mniej podatne na warunki atmosferyczne niż krótkofalowe podczerwień, dlatego częściej stosuje się je w komunikacji. Technologia diod laserowych na podczerwień jest stosowana w chirurgii i systemach rakietowych do wykrywania celów w zastosowaniach wojskowych. Służy do wykrywania gazu i umożliwia myszy komputerowej śledzenie powierzchni przy 20-krotnej rozdzielczości obrazowania LED. Celowniki laserowe na pistoletach wykorzystują diody laserowe IR do generowania niewidzialnej kropki celowniczej wykrywanej za pomocą urządzeń noktowizyjnych.

Światło emitowane z diody laserowej na podczerwień jest niebezpieczne dla bezpośredniego widzenia. Ludzkie oko nie ma receptorów ciepła, które ostrzegałyby układ nerwowy przed wystawieniem na niebezpieczny efekt pieczenia. Kamera lub płyta fosforowa wrażliwa na podczerwień może pomóc w określeniu ścieżki optycznej lasera IR. Podczas gdy niektóre lasery kierują skolimowane wiązki przez filtry podczerwieni, aby wyeliminować to ryzyko, procesy produkcyjne czasami powodują wadliwe lub brakujące filtry podczerwieni; dlatego bezpieczniej jest po prostu unikać bezpośredniego kontaktu oka z wszystkimi wiązkami lasera.