Laserdiode gepulst mit hohen Strom betreiben

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SvenM
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Laserdiode gepulst mit hohen Strom betreiben

Beitrag von SvenM » Mi 20 Mär, 2019 10:41 am

Hallo zusammen,

ich beschäftige mich derzeit mit der Verwendung von Laserdioden für die photoakustische Bildgebung. Diesbezüglich hatte ich zuvor LEDs mit hohen Strömen betrieben (Einstelldaten: bis zu 50kHz Repititionsrate, 99V Ausgangsspannung, bis zu 60 ns Pulsweite), Treiber hierfür ist der LDP-V 50-100 V3.3 aus dem Hause PicoLAS GmbH.

Nach dem erfolgreichen vermessen von LEDs mit oben genannten Einstellwerten wollte ich nun die Messung auf Laserdioden erweitern. Hierfür habe ich das Modell L450P1600MM (vgl. Datenblatt https://www.thorlabs.com/drawings/3e36d ... cSheet.pdf) besorgt.

Ich hatte zuvor mit einem Mitarbeiter von MediaLas Electronics GmbH über den Einsatz von Laserdioden für meine Zwecke diskutiert und dabei erfahren, dass Laserdioden keine erhöhte Spannungen aushalten (auch nicht kurzzeitig). Kann mir jemand diesbezüglich etwas anderes berichten, so dass ich die Laserdiode nicht direkt beim ersten Durchlauf zerstöre?

Vielen Dank schonmal für Eure Antworten

Sven

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Hatschi
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Re: Laserdiode gepulst mit hohen Strom betreiben

Beitrag von Hatschi » Mi 20 Mär, 2019 10:56 am

Halli Hallo

Es gibt Laserdioden die auch Pulsbetrieb bei viel höheren Strömen als im CW Betrieb zulassen.
Warum nicht gleich eine leistungstarke LD(IR) verwenden die bei deinen Pulsspitzen noch in ihrem Normalbereich arbeitet?

Hatschi

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jojo
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Re: Laserdiode gepulst mit hohen Strom betreiben

Beitrag von jojo » Mi 20 Mär, 2019 12:03 pm

SvenM hat geschrieben:
Mi 20 Mär, 2019 10:41 am
dabei erfahren, dass Laserdioden keine erhöhte Spannungen aushalten (auch nicht kurzzeitig).
Das ist richtig. Wobei mit SPANNUNG normalerweise eine Überspannung gemeint ist (wie statische Entladung etc.) welche die Laserdiode leicht zerstört.
Laserdioden können aber sehr wohl gepulst mit einem höheren STROM betrieben werden.
Also z.B. bei einem Impuls-Pausenverhältnis von 1:100, 100ns bei 100KHz.
Da kann man die Pulsleistung gegenüber der CW-Leistung um bis zu 50% erhöhen.
Nur darf die Einschaltzeit nicht überschritten werden, sonst stirbt der Emitter an thermischer Zerstörung. Manche Datenblätter machen Angaben zum Pulsbetrieb.

Inwieweit spielt denn hier die Wellenlänge eine Rolle? Ich denke mal, rot oder IR geht da gar nicht, oder?

Gruß

Joachim
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SvenM
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Re: Laserdiode gepulst mit hohen Strom betreiben

Beitrag von SvenM » Mi 20 Mär, 2019 1:13 pm

Hallo,

schonmal Danke für Eure schnellen Antworten.

Da die Laserdioden im sichtbaren Betrieb genutzt werden müssen, (ist für die Erzeugung eines Photoakustischen Signals) mit optimaler Weise den Wellenlängen um 460nm sowie einer Wellenlänge um 560nm, bin ich da schon ziemlich stark eingeschränkt. Bei meinen bisherigen Messungen bin ich an Pulsenergien von ca. 2µJ pro Puls gekommen (mit einer 3W LED bei ca. 470nm) und hoffe jetzt mit einer Laserdiode ähnliche Werte zu erreichen, die ich dann anschließend leichter in eine Multimode-Faser einkoppeln kann.

Muss ich dann einen Vorwiderstand zur Laserdiode setzen?? Oder kann ich analog zur verwendung der LED einfach die Spannung einstellen (die ich weitaus höher einstelle als das Datenblatt angibt)?

Die erste Laserdiode mit einer optischen Leistung von 50mW (vgl. Datenblatt: https://www.thorlabs.com/drawings/3e36d ... cSheet.pdf) hat gut geleuchtet. Ich konnte jedoch die optische Leistung nicht genau bestimmen, da das hier vorhandene Messgerät erst ab optischen Leistungen >30mW geeignet ist (Coherent LM-45 HTD). Bei dem versuch das Maximum aus der Diode zu holen ist diese dann ziemlich schnell durchgebrannt.

Jetzt hoffe ich diesen Fehler nicht ein zweites mal zu machen und bin über jedes bisschen Erfahrung das Ihr mit mir teilt dankbar.

Gruß
Sven

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VDX
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Re: Laserdiode gepulst mit hohen Strom betreiben

Beitrag von VDX » Mi 20 Mär, 2019 7:08 pm

Hi Sven,

Laserdioden (und auch LED's) sollten möglichst nie über die Spannung geregelt werden, sondern nur über Strom! ... und unbedingt darauf achten, daß der Strom-Puls keine Spannungsspitzen (=Transienten) hat!

Hier habe ich ein Video, in dem ich mit einer 976nm-IR-Laserdiode mit etwa 45Watt Leistung und 3 Mikrosekunden langen Pulsen auf Karton "schieße" - die Kamera sieht die kurzen Blitze nicht immer ... von den 8 "Schüssen" sind nur 3 halbwegs gut zu sehen (man hört aber alle 8 ):

https://vimeo.com/324298550


Die Diode verträgt bis 35 Ampere - diese Pulse habe ich mit 10 Ampere und etwa 3 Mikrosekunden Pulslänge ausgegeben ... das ist für die überhaupt kein Problem, solange keine Stromspitzen bzw. Überspannung dabei ist ...

Viktor
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Re: Laserdiode gepulst mit hohen Strom betreiben

Beitrag von SvenM » Fr 22 Mär, 2019 12:55 pm

Hallo Viktor,

vielen lieben Dank für deine Antwort. Hast mir sehr bei meinem Aufbau geholfen.

Beste Grüße
Sven

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Re: Laserdiode gepulst mit hohen Strom betreiben

Beitrag von VDX » So 31 Mär, 2019 4:06 pm

Hi Sven,

bist du mit deinem Aufbau weitergekommen?

Noch was zu dem vorher verlinkten Video - die Pulse waren nicht 3 Mikrosekunden, sondern 3 Millisekunden lang, sorry :roll:

Aktuell bin ich mit meinen Treibern für die 200Watt@40A-Laserdioden soweit, daß ich auch Pulse mit einigen 10 Mikrosekunden bei knapp 40 Ampere Konstant-Strom ausgeben kann - wenn du da was brauchst, die Schaltung dazu hatte ich mal als "OpenSource" freigegeben 8)

Viktor
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