Hình ảnh thực tế của mạch dao động được mô tả trên hình 3.34.
Sau khi chế tạo xong, chúng tôi đã tiến hành đo đạc các thông số kỹ thuật của mạch dao động.
Mạch được cấp điện áp 12VDC. Dạng tín hiệu được quan sát trên oscilloscope. Hình 3.36 mô tả một số kết quả đo đạc được hiển thị trên màn hình.
Hình 3. 36: Dạng xung và thông số kỹ thuật của dao động 10 kHz
Các thông số kỹ thuật được hiển thị trên màn hình của oscilloscope cho thấy tần số dao động là 10kHz, xung có dạng xung vuông với độ rộng xung là 50%, thời gian sườn lên và sườn xuống lần lượt là 89,15 ns và 28,92 ns.
KẾT LUẬN
Ngày nay, laser bán dẫn công suất cao đã được ứng dụng rộng khắp trên thế giới nhờ có nhiều đặc điểm nổi trội hơn so với nhiều hệ laser khác như hiệu suất chuyển đổi quang điện cao hơn; tuổi thọ cao hơn; kích thước gọn nhẹ hơn; yêu cầu về hệ thống làm mát đơn giản hơn; có ngưỡng dòng bơm thấp; có thể phát xạ trên nhiều dải sóng; dễ điều chế; cho phép hoạt động ở cả chế độ xung lẫn chế độ phát xạ liên tục, trong khi đó, vẫn đảm bảo độ tin cậy và chất lượng chùm tia.
Tại Việt Nam, laser bán dẫn cũng ngày càng trở nên phổ biến, đặc biệt trong lĩnh vực truyền thông (thông tin quang sợi, dẫn đường, đo xa bằng laser,…), trong lĩnh vực y tế (thẩm mỹ, nội soi, quang châm, vật lý trị liệu, chăm sóc sắc đẹp,…), trong lĩnh vực công nghiệp (khắc, gia công vật liệu,…),….
Mặc dù công nghệ chế tạo chíp laser bán dẫn công suất cao đã đạt nhiều thành tựu trong thời gian qua nhưng nhìn chung, công đoạn gia công mô đun laser bán dẫn công suất cao vẫn luôn là vấn đề thời sự.
Bên cạnh đó, để đảm bảo điều kiện cần thiết cho laser bán dẫn công suất cao hoạt động bình thường, việc duy trì nguồn bơm có dòng DC lớn, có độ tin cậy cao, việc giữ ổn định điểm làm việc và duy trì nhiệt độ làm việc trong khoảng cho phép là nhiệm vụ bắt buộc.
Trong luận văn này, chúng tôi đã chế tạo được 01 mô đun laser bán dẫn công suất cao; thiết kế, chế tạo nguồn cấp dòng cho mô đun laser bán dẫn; thiết kế, chế tạo mạch phát xung, cho phép laser bán dẫn làm việc ở hai chế độ phát xạ liên tục và điều chế và thiết kế chế tạo mạch điều khiển và ổn định nhiệt độ làm việc của mô đun laser bán dẫn. Sau đây là một số kết quả chính đã đạt được:
• Tìm hiểu một cách tổng quan về laser bán dẫn và công nghệ chế tạo laser bán dẫn công suất cao;
• Tìm hiểu về các cơ chế điều chế trực tiếp và điều chế gián tiếp laser bán dẫn; • Chế tạo 01 mô đun laser bán dẫn công suất cao từ chíp đơn với các công nghệ
đóng vỏ mô đun trong môi trường sạch, kỹ thuật căn chỉnh và ghép nối với sợi quang đa mốt;
• Thiết kế, chế tạo mạch phát xung vuông có độ rộng xung bằng 50% chu kỳ, tần số 10kHz, có thể diều chỉnh được biên độ xung từ 0,5 V đến 4,5 V;
• Thiết kế, chế tạo nguồn dòng DC cho phép thay đổi dòng trong phạm vi từ 0 A đến 20 A với bước thay đổi là 200 mA, độ ổn định trung bình là ± 5mA; • Thiết kế, chế tạo bộ điều khiển Peltier Cooler để ổn định nhiệt độ hoạt động
của mô đun laser bán dẫn. Bộ điều khiển sử dụng sensor nhiệt NTC có điện trở là 10k ở 250C. Dòng DC tối đa cho phép là 12 A. Khoảng nhiệt độ điều khiển là 150C đến 300C;
• Xác định một số đường đặc trưng của mô đun laser bán dẫn gồm: đặc trưng P- I, đặc trưng V-I; đo phổ, phân bố năng lượng và chất lượng chùm tia. Các thông số kỹ thuật chính của mô đun laser là: Công suất quang lối ra (POPT) ~ 4 W; Dòng điện ngưỡng (ITH) ~ 0,9 A; Điện áp hoạt động (VOP) ~ 1,74 V; Bước sóng đỉnh (Λ) 940 nm; Độ rộng phổ FWHM (Δλ) ~ 5 nm; Góc phân kỳ chùm tia theo trục X ~ 3,16, trục Y ~ 3,75; Độ bất đối xứng chùm tia ~ 1,04;
Một cách tổng quát, trong khuôn khổ đề tài luận văn, chúng tôi đã hoàn thành các nội dung nghiên cứu như đã đặt ra ban đầu. Chúng tôi đã xây dựng được 01 hệ laser bán dẫn công suất cao bao gồm mô đun laser bán dẫn công suất cao và hệ thống cấp nguồn, hệ thống điều khiển nhiệt độ, hệ thống làm mát.
Tuy nhiên, để hệ thống hoạt động ổn định trong môi trường thực tế, chúng tôi còn phải tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện ví dụ như đánh giá tuổi thọ của mô đun laser bán dẫn, đánh giá tính lặp lại trong công nghệ chế tạo mô đun laser bán dẫn, đánh giá độ ổn định của toàn hệ thống khi hoạt động ở mức phát xạ công suất cao trong thời gian dài, đánh giá ảnh hưởng nhiệt lên quá trình hoạt động của hệ thống. Những công việc này sẽ được chúng tôi tiếp tục thực hiện trong thời gian tới
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. C. Hanke, L. Korte, B. Acklin, J. Luft, S. Grötsch, G. Herrmann, Z. Spika, M. Marciano, B. De Odorico, J. Wilhelmi (1999), “Highly reliable 40 W-cw- InGaAlAs/GaAs-808 nm laser bars”, SPIE, 3462, pp. 47-53.
2. Christophe Peucherer (2009), “Direct and External Modulation of Light”, DTU Photonik, Department of Photonics Engineering Technical University of Denmark. 3. Das P. (1991), “Lasers and optical engineering”, New York Springer-Verlag. 4. D.Z. Garbuzov, N.Y. Antonishkis, A.D. Bondarev, A.B. Gulakov, S.N. Zhigulin, N.I. Katsavets, A.V. Kochergin, E.V. Rafailov (1991) “High power 0.8 µm InGaAsP-GaAs SCH DQW lasers”, IEEE, J. Quantum Electron., 27 (6), pp. 1531- 1536.
5. F. Bachmann P. Loosen, R. Poprawe (2007), “High Power Diode Lasers”,
Springer, 200, pp.197-200.
6. H Blauvelt, S. Margalit, and Yariv, Large optical cavity AlGaAs buried heterostructure window lasers, Califonia Institute of Technology, Pasadena, Califonia 91125, 1982 7. http://britneyspears.ac/physics/fplasers/fplasers.htm 8. http://en.wikipedia.org 9. http://www.fbh-berlin.com 10. http://www.industrial-lasers.com 11. http://www.laserfocusworld.com 12. http://www.ni.com/white-paper/14878/en
13. Lee R. Levine (2001), “Wire Bonding Optoelectronics Packages,” Chip Scale Review.
14. P. Even, D. Pureur (2002), “High power double clad fiber laser: a review”,
Proc. SPIE – Int, Soc. Opt. Eng., 4638, pp. 1-12.
15. R. Diehl (2000), “High-Power diode laser”, Topics Appl. Phys. Springer. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
16. R. Rodwell and D. A. Worrall (1985), “Quality Control in Ultrasonic Wire Bonding,” International Journal for Hybrid Microelectronics, Vol. 8, No. 2, pp.1-8. 17. Uri Lachish (2014), "Thermoelectric Effects Peltier Seebeck and Thomson",