Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Laserdiode bis 60MHz analog modulieren.


von Gerald M. (gerald_m17)


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Hallo,

ich muss einen Biegebalken (500um x 50um x 3um) anregen. Normalerweise 
machen wir das mit einem Piezo, der an dem Chip rüttelt an dem der 
Biegebalken angebracht wird. Hier gibt es allerdings 2 Probleme:
Es werden nicht nur die Resonanzfrequenzen des Biegebalkens angeregt.
Normalerweise machen wir das nur bis wenige MHz. Die Piezos gehen bis 
ca. 8 MHz.
Nun wollten wir den Balken direkt mit einem Laser antreiben. 1 mW 
genügt hierfür.
Das analoge Signal ist vorhanden, weshalb ich gedacht habe, z.B. ein 5mW 
Modul zu nehmen, und dieses einfach über einen Vorwiderstand und der 
passend hingeschobenen Spannung anzutreiben. Also so, dass beim unteren 
Ende des Sinus' nur noch der Mindeststrom an der Diode anliegt, an dem 
die Diode nicht strahlt und bei der höchsten Spannung eben so viel Strom 
fließt dass Licht mit etwa 1mW herauskommt.
Funktioniert das, oder ist eine spannungsgesteuerte Konstantstromquelle 
Pflicht?

von Falk B. (falk)


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@Gerald M. (gerald_m17)

>Funktioniert das,

Nein, die allermeisten Lasermodule sind nicht mit 1 MHz modulierbar.

> oder ist eine spannungsgesteuerte Konstantstromquelle
>Pflicht?

Sieht so aus. Oder ein fertiges Modul, welches einen Modulationseingang 
hat.

von lrep (Gast)


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Gerald M. schrieb:
> Funktioniert das, oder ist eine spannungsgesteuerte Konstantstromquelle
> Pflicht?

Das sollte funktionieren, aber du solltest nicht die Spannung, sondern 
den Strom modulieren.
Die Laserschwelle steigt nämlich mit zunehmender Temperatur.

Da die Diode wahrscheinlich einen sehr geringen dynamischen 
Innenwiderstand besitzt, solltest du dort einen Vorwiderstand anbringen, 
z.B. 43 Ohm, der etwas niedriger ist als der Wellenwiderstand der 
Speiseleitung (50 Ohm).
Dann "siehst" du am Anfang der Leitung fast reflexionsfreie 50 Ohm und 
musst dich nicht mit Leitungsresonanzen plagen.

Allerdings frage ich mich wie du den Balken mit dem Laser mit 60MHz 
verbiegen willst?
Der Lichtdruck von 1mW ist doch fast gar nichts, und thermisch dürfte zu 
langsam gehen.

von lrep (Gast)


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Falk B. schrieb:
> Nein, die allermeisten Lasermodule sind nicht mit 1 MHz modulierbar.

In den billigen Laserpointern ist nichts, was den Frequenzgang 
einschränkt. Lediglich ein Vorwiderstand, der vermutlich passend zum 
Maximalstrom der LD ausgesucht wurde.

von Falk B. (falk)


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Beitrag "Re: Laser (VCSEL) Strommodulierung mit LM334"

Dass die Schaltung 60 MHz schafft glaub ich eher nicht, aber 10 MHz 
könnten drin sein.

Beitrag "Re: Emitterschaltung als Laserdiodentreiber"

Das ist die digitale Variante.

von Gerald M. (gerald_m17)


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Danke schonmal.
Mit einem Lasermodul meinte ich einfach eine Laserdiode mit aufgesetzter 
Optik.
Die fertigen laser haben meist einen TTL Eingang der zwar zweistellige 
MHz kann, aber einen Sinus bekomme ich dort nicht so schnell heraus. Die 
analogen Modulationseingänge gehen meistens nur bis in den kHz Bereich.
Wie gesagt, ein paar MHz schaffen wir auch so, darüber wird es 
interessant.
Der Lichtdruck reicht tatsächlich aus, um den Balken wenige nm 
anzutreiben. Das reicht voll und ganz.

von lrep (Gast)


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Gerald M. schrieb:
> Die fertigen laser haben meist einen TTL Eingang der zwar zweistellige
> MHz kann, aber einen Sinus bekomme ich dort nicht so schnell heraus.

Logisch. TTL ist ja auch ein Digitaler Eingang.
Logikpegel eben.


Ich würde versuchen den Sinus über einen kleinen Übertrager einzuspeisen 
und über dessen Sekundärwicklung den Gleichstrom zu liefern.


LD---43R----Koax------/\/\/\---50R---C-Bypass----ca. 30mA DC-Speisung
                      ====== Biloch-Kern
       HF-Generator---/\/\/\

Ein paar Masseverbindungen habe ich mir erlaubt wegzulassen.

von Harald W. (wilhelms)


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Gerald M. schrieb:

> Der Lichtdruck reicht tatsächlich aus, um den Balken wenige nm
> anzutreiben. Das reicht voll und ganz.

Hmm, welche Kräfte treten dann da auf?

von lrep (Gast)


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P.S.:
Du brauchst den Laser ja auch nicht bis nahe an die Schwelle herunter zu 
fahren.
Ein 3mW Laser, den du mit +/- 0,5mW modulierst, sollte genau so schön 
gehen und da besteht nicht die Gefahr, dass er aus geht.

von Gerald M. (gerald_m17)


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lrep schrieb:
> Logisch. TTL ist ja auch ein Digitaler Eingang. Logikpegel eben.

Ja, aber auch damit bekommt man über PWM einen Sinus hin. Doch hierfür 
muss die Frequenz natürlich noch einmal deutlich höher als die 
angepeilten 60MHz haben.

Harald W. schrieb:
> Hmm, welche Kräfte treten dann da auf?

OK, hier hatte ich mich geirrt. Es ist tatsächlich thermisch, wobei auch 
über den Lichtdruck angeregt werden kann. Hier ein Link eines 
kommerziellen Herstellers, auch wenn es dort einen anderen Zweck hat:
https://www.asylumresearch.com/Products/blueDrive/blueDriveFAQ.shtml

lrep schrieb:
> Du brauchst den Laser ja auch nicht bis nahe an die Schwelle herunter zu
> fahren.

Ja, das stimmt :)

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