Principes fondamentaux des lasers

COMMENT FONCTIONNENT-ILS?

La structure basique de tout laser est basée sur une moyenne active (soit gas ou semiconducteur) contenue entre deux réflecteurs. Les réflecteurs d'un laser contiennent de la lumière en l'oscillant répétivement à travers une moyenne permettant l'énergie de progresser à chaque passage. La radiation laser s'échappe du fait d'un miroir partiellement réfléchissant dans l'assemblée. Cette lumière peut être utilisée dans une variété d'applications.

ELEMENTS D'UN LASER

Taille du Faisceau: La divergence de faisceau est la spécification définissant combien le faisceau se propage le long d’une distance. Elle est définit par l’angle total. En diodes, ceci est spécifié avec deux valeurs du fait de la présence d’astigmatisme créant un faisceau élliptique. (Voir Diodes vs. HeNe)

Angle de Diffusion: L’angle produit par une ligne d’accessoires ou de générateurs. Voir figure 2

Puissance de Sortie: La puissance de sortie est la valeur de puissance maximale après que le faisceau soit sortit du logement ; en d’autres mots, la puissance est indiquée après avoir passée (mais pas avant) toutes optiques. Les valeurs indiquées sont généralement ±10%. L’intensité à un profil Gaussien, signifiant qu’elle est plus élevée au centre du faisceau et dissipe en dehors. Note : les lasers HeNe sont indiqués au minimum.

Classe: Ceci est le label de précaution CDRH (Centre pour Appareils et Santé Radiologique) nécessaire sur tous les produits laser. L'intitulé de classe (II, IIIa ou IIIb) correspond à la somme maximale de radiation laser émise du laser à une longueur d’onde spécifique.

Détection/Visibilité: La visibilité d’un point laser (lorsque visionné par votre oeil ou autre détecteur) dépend du rapport signal-bruit (SNR). SNR est un rapport entre la somme d’un laser (énergie laser) et le bruit (fond d’illumination non-laser). Plus élevé sera le SNR signifie que le point laser est davantage détectable. Pour des applications visuelles, gardez en esprit que le plus proche de 550nm (vert) la longueur laser est, le plus lumineux il est (voir la Courbe de Sensibilité Relative de L’Oeil). En applications détecteur, l’utilisation de filtrage pour augmenter votre SNR et peut-être l’utilisation d’un objectif pour limiter le champ de vision. Les longueurs d’ondes laser devraient être sélectionnées à la meilleure réponse du détecteur.

Durée de Vie: Pour étendre la durée de vie, les alimentations d’énergie devraient être sélectionnées pour fonctionner à la plus basse tension possible. Des dissipateurs sont recommandés et doivent être utilisés si opérant près des tensions maximales. Maintenir une diode à la plus faible température d’utilisation peut aussi étendre la durée de vie. Les modules diode ont généralement une durée de vie de 10 000-20 000 heures comparés aux 100 000 heures typique du composant diode.

Figure 1: Laser Diode

Figure 2: Laser Diode Module

ACCESSOIRES LASER

Motifs Générateurs: Les lasers ont un profil Gaussien (voir Puissance de Sortie). Les optiques réfractives conventionnelles, telles que les lentilles cylindriques, ne corrigent pas pour cela bien que certaines techniques peuvent être utilisées pour améliorer la performance avec des optiques réfractives. Les optiques diffractives peuvent réduire le profil Gaussien souvent encombrant des générateurs de ligne (voir Figure 2).

Filtres Spatiaux: Ils sont conçus pour ‘nettoyer’ le faisceau laser en filtrant l’energie multi-ordre. L’intensité du faisceau résultant a toujours un profil Gaussien.

Optiques Laser: Avec des lasers de plus haute puissance, il est important de considérer des optiques laser (lentilles et miroirs). Les optiques avec une qualité de surface inférieure pourraient être endommagées à partir de la mise au point interne du faisceau laser.

Composantes Lasers: Une variété de puissances mètres, visionneurs, cartes de détection, et autres façons de caractériser votre laser sont disponibles dans notre catalogue.

Expanseurs de Faisceaux: Ils sont conçus pour procurer des diamètres de faisceaux collimatés plus larges et peuvent aussi être utilisés pour diminuer la taille d’un point à longues distances.

MONTAGE ET POSITIONNEMENT DE DIODES LASERS

Options de Montage: Il y a plusieurs options pour le montage et le positionnement de laser. Les diodes peuvent être maintenues en utilisant notre Monture de Diode, qui est convenante du fait qu’elle offre un ajustement au filetage ¼-20. Cependa,y, les diodes peuvent souvent être maintenues dans un bloc de monture V, qui sont traditionnellement utilisées pour les lasers HeNe. Nos Supports Laser à double anneau peuvent aussi être utilisés pour de slasers cylindriques HeNe. Le laser devrait être réfroidi lorsque possible (spécialement pour la plupart des diodes sensibles aux températures).

Alignement et Positionnement: Tous les lasers ont une tolérance associée pour la précision d’alignement (pointage). La précision de pointage est une mesure de la différence angulaire entre l’axe propageant (où la lumière laser est pointée) et l’axe mécanique (où le logement est pointé). Soyez sur que la monture a l’ajustement de prendre certaines de ces tolérances en considération.

Note: Pour mesurer la précision de pointage de votre laser, tourner simplement le logement. Le point tracera un cercle à une certaine distance. En mesurant la distance D et le rayon R (voir illustration), nous pouvons calculer l’angle d’erreur de pointage. Montez simplement le logement à cet angle pour assurer que la propagation laser est aligné précisement.

DIODES LASERS VS. LASERS HELIUM NEON

"Quand est-ce qu’ un HeNe est plus convenable qu’une diode ou vice versa?". La réponse à cette question est dépendante de l’application. La façon la plus facile de décider est de comprendre les avantages et les désavantages de chaque type laser, basés sur vos besoins. La table suivante offre une comparaison de spécifications typifies et les caractéristiques des lasers que nous offrons.

	Helium-Néon	Diode
Longueurs d'Ondes Usuelless	543nm, 594nm, 612nm, 632nm	532nm, 635nm, 670nm, 780nm, 830nm
Taille (logement)	Large, remplacement est difficile	Compact, remplacement/réparation facile
Taille de Faisceau	~0.5-1mm (circulaire)	~4 x 1mm (astigmatique/élliptique)
Puissance de Sortie	0.25-30mW (min. values stated)	1-25mW, certaines modulées (max. values stated)
Divergence de Faisceau	~1-2mrad (circulaire)	~0.5 x 1mrad (astigmatique/élliptique)
Modulation de Puissance	Puissance modulée inhabituelle	Nombreuses versions sont disponibles
Stabilité de Puissance/Bruit	Versions stabilisées disponibles	Relativement bruyant
Coût	Coût élevé (longue durée de vie)	Faible Coût (facilement remplaceable généralement)
Durée de Vie	10-40,000 hrs (dépend du modèle)	10-20,000 hrs (dépend du modèle)
Sensibilité à l'Environnement	Généralement insensible à la température	Longueur d'Onde/durée de vie changent légement avec température
Accessoires Disponibles	Motif générateur (refractf/defractif), Expanseurs de faisceaux et bien plus.	Focalisant, motif générateur, et bien plus.
Astigmatisme: Différence de divergence entre les axes x et y	Amène un spot circulaire lorsque focalisé.	Amène un spot circulaire lorsque focalisé.
Longueur de Cohérence: Utilisée en holographie, interférométrie	Longue longueur de cohérence (~2-3m)	Courte longueur de cohérence (quelques mm)
Polarisation: Importante si chemin courbé	Disponible en polarisation aléatoire et disponible	La plupart sont hautement polarisés
Intégration	Alimentation incluse, facile à utiliser	Fils volants mais facile à configurer
Applications Typiques	Holographie, Interferometrie, Metrologie	Alignement, Vision Industrielle, Scanning, Capture (go/no-go)

Références

Center for Devices and Radiological Health. "Laser Products and Instruments." U S Food and Drug Administration Home Page. Center for Devices and Radiological Health, n.d. Web. 25 Juillet 2017.

Ressources

Note d’application