Схемы стабилизации мощности излучения

Обратная связь по мощности излучения для полупроводникового лазера опасна. Она лишь при очень тщательном исполнении предотвращает деградацию диодного лазера, кроме тех случаев, когда деградирует встроенный фотодиод, используемый для измерения мощности (что иногда случается). Пример такой схемы приведен на рис. 19.2 [4]. Схема осуществляет стабилизацию мощности излучения диодного лазера ИЛПН-2К за счет отрицательной обратной связи по приращению мощности, измеряемому по величине фототока фотодиода ФД24К. Оптическая часть схемы при этом должна содержать элементы ответвления части излучения, которая поступает на фотодиод. Необходима полная изоляция от внешней засветки. Следует исключить прерывание луча, используемого для обратной связи, при любых манипуляциях с прибором при его настройке и эксплуатации, иначе обратная связь окажется разомкнутой. Это вызовет увеличение тока и деградацию лазера. Некоторые разработчики оптических схем практикуют использование специальной бумажки, покрытой веществом, преобразующим инфракрасное излучение в видимое, либо, если излучение видимое, используют простую бумажку. Если разместить такую бумажку даже на очень короткое время между полупроводниковым лазером и фотодиодом, лазер немедленно будет испорчен. Причина этого в том, что образная связь разомкнется — эго вызовет рост тока лазера. В этой схеме образ ная связь подается на неинвертирующий вход, гак как каскад с общим эмиттером уже инвертирует сигнал.

Полупроводниковые лазеры часто выпускаются со встроенными фотоприемниками, которые могут использоваться для стабилизации мощности. Примеры схем, рекомендуемых производителями лазерных диодов, приведены в работе [4].

Рис. 19.2. Схема стабилизации мощности излучения [4].

Схема по рис. 19.2 требует полной гальванической развязки лазера и фотодиода, что обеспечивается не во всех лазерах: в некоторых лазерах фотодиод и лазер имеют один общий вывод. Если схема содержит меньше элементов, тем более если усилитель совмещает несколько функций, такую схему труднее настраивать [4].

Еще один недостаток стабилизации мощности состоит в том, что обратная связь по интенсивности света ухудшает стабильность его длины волны. Это обусловлено тем, что изменения мощности излучения могут возникать как от дрейфов тока накачки, гак и от изменения температуры активной области лазерного излучателя. Встроенные фотодиоды часто используют выход излучения из инжекционного лазера в обратном направлении. Величина излучения в обоих направлениях несколько различна, поэтому такие схемы, обеспечивая достаточно стабильную величину мощности, усредненную за большое время (единицы секунд и более), могут вносить дополнительный шум мощности на малых временах, относительная величина которого невелика, но превышает эту величину для случая стабилизации тока. Другим недостатком этого способа является сильная зависимость от оптической засветки, попадающей на встроенный или внешний фотодиод, во-первых, от внешних источников излучения, а во-вторых, от излучения лазерного диода, отраженного и рассеянного оптическими элементами схемы. Для предотвращения попадания засветки в этом случае необходимо полное экранирование от внешнего света и применение оптических элементов с необратимым ходом светового луча (например, пластина под углом Брюстера, акустооптичсский модулятор и т. п.).

Схемы стабилизации мощности нс применяются в установках, требующих когерентного излучения высокой стабильности.