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Nachricht |
Isabel1
Gast
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 Isabel1 Verfasst am: 01. Feb 2017 22:07 Titel: Laserdiode, Ansteuerung/Monomodebetrieb |
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Meine Frage:
Guten Abend Physikerboard,
ich weiß nicht so recht wie ich die folgenden Fragen am Effizientesten und Besten beantworten kann:
1) Was ist bei der Ansteuerung von Laserdioden dringend zu beobachten?
2) Beschreiben Sie wie ein Monomodebetrieb einer Laserdiode entsteht.
Meine Ideen:
Zuerst war mir nicht das Wörtchen (Mono) (Ein) aufgefallen und ich wusste nicht was der Monomodebetrieb ist. Also es ist anders formuliert der Single-Mode-Betrieb.
1) Was ich bei der Ansteuerung beachten muss, ist mir irgendwie nicht ersichtlich. Laserdioden vertragen nur geringe Sperrspannungen, aber das ist ja nicht die Antwort auf die Frage. Hat jemand eine Idee?
Zu 2) bin ich nicht sicher ob der Wikipedia-Beitrag stimmt?
Ich zitiere: "Wenn für eine Anwendung Single-Mode-Betrieb notwendig ist, kann dies durch eine Strukturierung des Halbleitermaterials geschehen wie bei distributed feedback-Laserdioden (DFB) oder distributed Bragg reflector-Laser (DBR), oder durch einen zusätzlichen externen Resonator (External Cavity Diode Laser) erreicht werden: Wie bei anderen Lasern kann sich auch bei Laserdioden der optische Resonator über die Länge des aktiven Halbleiters hinaus erstrecken, die Länge kann jedoch aufgrund der Divergenz nur gering sein, erschwerend ist auch die hohe Brechzahl des Halbleitermaterials, welcher an dessen Austrittsfläche bereits zu einer hohen Reflexion führt.
Die Frequenz des von der Laserdiode emittierten Lichts ist außer vom Material abhängig von der Temperatur, dem Pumpstrom sowie ggf. der optischen Rückkopplung durch einen externen Resonator. Durch Stabilisierung dieser Parameter kann eine Bandbreite des emittierten Lichts von weniger als einem Megahertz erreicht werden."
Was würdet ihr sagen reicht das als Antwort zu 2):
- durch eine Strukturierung des Halbleitermaterials, wie bei distributed feedback-Laserdioden (DFB) oder distributed Bragg reflector-Laser (DBR)
- durch einen zusätzlichen externen Resonator (External Cavity Diode Laser) erreicht werden
Würde mich über eine Antwort sehr freuen,
Isabelle |
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Steffen Bühler
Moderator
Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7244
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| Steffen Bühler Verfasst am: 02. Feb 2017 10:36 Titel: |
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Zu 1:
Es gibt noch einen weiteren entscheidenden Unterschied zwischen Laserdioden und Leuchtdioden! Warum haben denn Laserdioden immer mindestens drei Anschlüsse?
Zu 2:
Du bist auf dem richtigen Weg. Ich würde nur das Wiki-Geschwurbel etwas verständlicher ausdrücken. Was erreicht man denn genau durch diese spezielle Strukturierung? Warum entsteht dadurch tatsächlich nur eine Mode?
Viele Grüße
Steffen |
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Isabel1
Gast
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| Isabel1 Verfasst am: 02. Feb 2017 11:27 Titel: |
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| Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben: | Zu 1:
Warum haben denn Laserdioden immer mindestens drei Anschlüsse? |
Ich weiß es ehrlich gesagt nicht. Es sind meistens drei Elektroden, die P-, die N- und die z.B. Al-Elektrode, aber warum? 
Ich habe jetzt noch gelesen, dass für Ansteuerschaltungen man sehr gut gesiebte Netzteile braucht, die Störquellen wie induktive Lasten möglichst gut abblocken. Aber was ist denn jetzt bei der Ansteuerung zu beobachten? Weiß da überhaupt nicht worauf die Frage abzielt.
| Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben: | | Ich würde nur das Wiki-Geschwurbel etwas verständlicher ausdrücken. Was erreicht man denn genau durch diese spezielle Strukturierung? Warum entsteht dadurch tatsächlich nur eine Mode? |
Ich lese mir die Artikel Reihe nach Reihe durch, aber auch hier fehlt es mir an Verständnis.
Danke für deine Antwort Steffen,
Gruß
Isabelle |
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Steffen Bühler
Moderator
Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7244
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| Steffen Bühler Verfasst am: 02. Feb 2017 12:37 Titel: |
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| Isabel1 hat Folgendes geschrieben: | | Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben: |
Warum haben denn Laserdioden immer mindestens drei Anschlüsse? |
Ich weiß es ehrlich gesagt nicht. |
Na, dann schauen wir doch mal bei Wiki nach:
| Zitat: |
Laserdioden werden häufig mit einer Photodiode zusammen in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht.
Dabei ist die Photodiode, in diesem Fall auch als Monitordiode bezeichnet, optisch mit der Laserdiode gekoppelt. Sie dient als Sensor in einem Regelkreis dazu, die optische Leistung der Laserdiode durch eine externe elektronische Schaltung konstant zu halten.
Durch die zusätzliche Photodiode weisen die Gehäuse von Laserdioden, wie sie in CD-Spielern und Laserpointern verwendet werden, drei Anschlüsse auf |
Und diese Photodiode ist lebenswichtig für die Laserdiode! Wird diese im Laserbetrieb nicht ständig überwacht und ausgeregelt, steigt die Ausgangsleistung rapide an und kann letztendlich die Diode zerstören.
| Isabel1 hat Folgendes geschrieben: | | Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben: | | Warum entsteht dadurch tatsächlich nur eine Mode? |
Ich lese mir die Artikel Reihe nach Reihe durch, aber auch hier fehlt es mir an Verständnis. |
Auch hier hilft Wiki:
| Zitat: | | Die Strukturen wechselnden Brechungsindexes bilden ein eindimensionales Interferenzgitter bzw. einen Interferenzfilter (Bragg-Spiegel). Die Interferenz führt zu wellenlängenselektiver Reflexion und bildet die optische Rückkopplung des Lasers. |
Ist das nun einigermaßen verständlich? |
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Isabel1
Gast
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| Isabel1 Verfasst am: 02. Feb 2017 13:31 Titel: |
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| Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben: |
Und diese Photodiode ist lebenswichtig für die Laserdiode! Wird diese im Laserbetrieb nicht ständig überwacht und ausgeregelt, steigt die Ausgangsleistung rapide an und kann letztendlich die Diode zerstören. |
Wenn man es jetzt so herausgefiltert und auf dem Tablet serviert bekommt, erscheint es logisch. Der Prozess, wie das jetzt aber im Detail funktioniert ist dann aber auch nicht ganz geläufig und dort auch nicht beschrieben. Gibt's dazu eine gute Quelle zum Nachlesen?
| Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben: |
Die Strukturen wechselnden Brechungsindexes bilden ein eindimensionales Interferenzgitter bzw. einen Interferenzfilter (Bragg-Spiegel). Die Interferenz führt zu wellenlängenselektiver Reflexion und bildet die optische Rückkopplung des Lasers. |
Ist das nun einigermaßen verständlich?[/quote]
Leider ist mir daraus nicht ersichtlich wieso daraus ein Single-Mode-Betrieb entsteht. Also wieso dadurch eine Laserdiode mit Monomode betrieben wird also mit einem Lichtstrahl?(
Danke für die Antwort,
Gruß
Isabelle |
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Steffen Bühler
Moderator
Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7244
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| Steffen Bühler Verfasst am: 02. Feb 2017 14:04 Titel: |
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Quelle hab ich jetzt leider keine, such mal bei Herstellerfirmen, da gibt's vielleicht was zu den Grundlagen.
Sehr, sehr vereinfacht (die Kollegen mögen mir verzeihen) erkläre ich es immer so:
Ein Laser besteht zunächst aus zwei gegenüberliegenden Spiegeln mit jeweils einem Loch. Durch ein Loch kommt ein Lichtstrahl rein. Der wird nun immer wieder hin- und herreflektiert. Dadurch schaukelt sich die Lichtwelle in der Amplitude bei einer bestimmten Wellenlänge immer weiter auf. So ähnlich wie im Badezimmer, wenn Du einen bestimmten Ton singst und die gegenüberliegenden Kacheln den immer wieder hin- und herwerfen, so dass sich dieser Ton (aber eben nur der!) immer mehr aufschaukelt.
Dieses Aufschaukeln kann das Lasermedium (bei der Diode den Siliziumkristall) so stark aufheizen, dass es zerstört wird. Daher muss es eben notfalls heruntergeregelt werden.
Irgendwann wird der Lichtstrahl dann so stark, dass er aus dem anderen Loch hinauskommt, und zwar als Lichtstrahl genau einer Wellenlänge, eben monochromatisch.
Nur ist es eben nicht gesagt, dass der Laser genau mit der Grundfrequenz in Resonanz gerät. Genau wie in der Akustik passen ja auch zwei oder drei Wellenlängen exakt zwischen die Spiegel, um Resonanz zu erzielen. Und genau wie in der Akustik kann man nun durch gezieltes Einbringen von "Störungen" auf dem Weg der Welle diese dazu bewegen mit der zweiten, dritten oder welcher Mode auch immer zu schwingen.
Wie gesagt, sehr hemdsärmelig, aber zumindest hat ein Kollege, der sich besser damit auskennt, mir vor Jahren mal zugestimmt, dass ich es so erklären darf.  |
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Isabel1
Gast
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| Isabel1 Verfasst am: 02. Feb 2017 14:47 Titel: |
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| Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben: | | Quelle hab ich jetzt leider keine, such mal bei Herstellerfirmen, da gibt's vielleicht was zu den Grundlagen. |
Da gibt es eig immer nur die Daten und Preise und wenn nur eine kurze Beschreibung, wie erwähnt, dass sehr gut gesiebte Netzteile gebraucht werden, die die Störquellen wie induktive Lasten möglichst gut abblocken.
| Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben: |
Wie gesagt, sehr hemdsärmelig, aber zumindest hat ein Kollege, der sich besser damit auskennt, mir vor Jahren mal zugestimmt, dass ich es so erklären darf. |
Naja es ist eine Illustration und da kommt sicherlich einiges zu kurz. Das Thema ist aber so komplex, dass eine Laiin wie ich nur schwer hat daraus schlau zu werden.
Vielen Dank,
Gruß
Isabelle |
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