¿Por qué los diodos láser necesitan controladores de temperatura? ¿Por qué no simplemente enfriarlos?

Los diodos láser de alta calidad a menudo requieren controladores de temperatura más una "TE" (unidad termoeléctrica) que enfríe el diodo y lo mantenga a una temperatura particular usando un enfriador Peltier.

¿Por qué no simplemente enfriar el diodo sin un controlador? ¿Hay algún problema con que el diodo esté demasiado frío?

Respuestas (3)

Eso depende.

De hecho, algunos láseres se volverán menos eficientes si están demasiado fríos.

En algunos sistemas, es posible que desee mantener el láser a una longitud de onda operativa fija, y esto requiere operar el láser a una temperatura fija.

Enfriar el láser por debajo de 0 C podría provocar la formación de hielo en el láser (si no está en un paquete hermético), lo que afectaría el rendimiento y la confiabilidad.

Si ninguno de estos se aplica, el enfriamiento excesivo simplemente consumirá energía innecesariamente, aumentando el consumo de energía y la demanda del sistema de enfriamiento para todo el sistema o la planta.

Un controlador TEC puede ser tan simple como un microcontrolador de 6 pines, por lo que no agrega mucho costo al sistema, después de que ya haya presupuestado el módulo TEC y los componentes para manejarlo de manera eficiente, por lo que incluso si los beneficios son pequeños, aún podría tener sentido agregar el controlador.

Los controladores de los que hablo son como el Newport 325, que puede costar hasta $1200 nuevos.

Los $1200 pagan principalmente por la pantalla y la interfaz de usuario y una interfaz de control remoto (GPIB, USB o ethernet), así como el costo amortizado de I+D para desarrollar el diseño y su software, listado NRTL, etc.

Compraría uno de estos en lugar de construir uno propio si solo está construyendo una pequeña cantidad de sistemas (tal vez solo uno). $1200 es menos que el costo de diseñar, construir, probar y depurar un nuevo diseño de controlador, incluso si el costo de los materiales para el nuevo diseño se aproxima a $0.

Es posible que muchos usuarios de láser (digamos, investigadores de biología o incluso investigadores de ingeniería eléctrica en otras áreas de especialidad) ni siquiera tengan experiencia en diseño de PCB, sistemas de control, programación integrada, ingeniería mecánica y otras habilidades necesarias para desarrollar un controlador por su cuenta.

Los controladores de los que hablo son como el Newport 325, que puede costar hasta $1200 nuevos.
¿ Qué sistema requiere ese tipo de controlador?
No sé. Dígame usted. Por eso hago la pregunta.
Usted afirmó que "los láseres de alta calidad a menudo requieren...". Dé algunos ejemplos concretos si desea una respuesta más específica.
Escribí eso sobre la base de que Newport y Thor Labs venden controladores de temperatura sofisticados y obviamente no lo harían a menos que hubiera alguna necesidad.
Además de lo que hay en mi respuesta, por supuesto, también está el efecto "nadie fue despedido por ordenar IBM". En el caso de los controladores TEC de sobremesa, ILX (ahora una división de Newport) es el IBM de la industria.
La versión corta de esto es: si necesita un diodo láser para operar a una longitud de onda y potencia constantes, necesita un controlador de temperatura. Si desea un instrumento empaquetado con pantalla, fuente de alimentación y E/S remota, desea que admita muchos sensores de temperatura diferentes y no desea construirlo usted mismo, le costará unos cientos de dólares como mínimo. ILX es caro, pero no hay dispositivos comparables a 1/10 del precio. Se trata de las características y la flexibilidad, no de la precisión del control de temperatura.
@Evan, por curiosidad, ¿conoce a algún proveedor de confianza al 50 % o incluso al 75 % de los precios de ILX?
Ha pasado un tiempo desde que miré, pero recuerdo que Thorlabs tenía algunas cosas un poco más baratas, pero no a la mitad para especificaciones comparables. He usado su controlador T-Cube, que cuesta $ 750, pero solo es adecuado para láseres de baja potencia.

El controlador de temperatura no es solo para "enfriar" el diodo láser para obtener una mayor eficiencia, sino que también se usa para configurar el diodo láser (en realidad, el NTC cerca del chip láser) a una temperatura constante. El objetivo principal es obtener una potencia constante y una salida de longitud de onda. Por ejemplo, los diodos láser DFB comerciales tienen un coeficiente típico de longitud de onda a temperatura de ~ 0,1 nm/grado, para algunas aplicaciones que son sensibles a la longitud de onda (DWDM, aplicaciones coherentes que utilizan láseres de ancho de línea estrecho), la temperatura debe mantenerse constante con muy poco ruido. (<1e-3 Kelvin). Para estas aplicaciones, también se necesita un controlador de corriente de ruido ultra bajo (CW en la mayoría de los casos).

para los láseres de estado sólido CW, la razón es mantener un flujo de corriente constante en un dispositivo que no es lineal en el consumo de corriente

¿Por qué los diodos láser necesitan controladores de temperatura? ¿Por qué no simplemente enfriarlos?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v