E

في البيئات منخفضة الإضاءة والليلية، توفر إضاءة الأشعة تحت الحمراء (IR) مصدر ضوء غير مرئي أو منخفض الرؤية لكاميرات الرؤية الليلية، والأنظمة الكهربائية الضوئية، ومعدات المراقبة، وتطبيقات التصوير الأخرى.

عند تصميم جهاز إضاءة بالأشعة تحت الحمراء، أحد القرارات المهمة هو اختيار مصدر الليزر. هناك تقنيتان من تقنيات ليزر أشباه الموصلات شائعة الاستخدام هما EEL (الليزر الباعث للحافة) وVCSEL (الليزر الباعث لسطح التجويف العمودي).

على الرغم من أنه يمكن استخدام كليهما كمصادر لضوء الأشعة تحت الحمراء، إلا أن بنياتهما المختلفة تؤدي إلى خصائص بصرية مختلفة. إذن، أيهما أفضل؟

تعتمد الإجابة على مسافة الإضاءة ونمط الشعاع والتصميم البصري ومتطلبات الطاقة ومتطلبات تكامل النظام.

EEL: كثافة طاقة عالية وإضاءة طويلة المدى

يبعث EEL، أو الليزر الباعث للحافة، الضوء من حافة شريحة أشباه الموصلات. عادةً ما يكون للحزمة المنبعثة شكل بيضاوي غير متماثل، مع خصائص انحراف مختلفة على طول المحورين السريع والبطيء.

تجعل كثافة الطاقة الضوئية العالية هذه EEL خيارًا شائعًا للتطبيقات التي تتطلب إضاءة مركزة ومسافات عمل أطول.

ومع ذلك، فإن شعاع الإخراج الإهليلجي يعني أيضًا أن المكونات البصرية الإضافية مطلوبة عادةً لتحقيق شكل الشعاع المطلوب. اعتمادًا على التطبيق، يمكن استخدام العدسات المتوازية أو البصريات التي تشكل الشعاع أو الناشرات لإنتاج نمط إضاءة أكثر ملاءمة.

المزايا الرئيسية لثعبان البحر

• كثافة طاقة بصرية عالية

• مناسبة للإضاءة المركزة وطويلة المدى

• مجموعة واسعة من تكوينات الصمام الثنائي الليزر

• تشكيل شعاع مرن مع البصريات الخارجية

• مناسبة لأنظمة إضاءة الأشعة تحت الحمراء عالية الطاقة

بالنسبة للتطبيقات التي تعتبر فيها شدة الإضاءة على مسافة طويلة نسبيًا أحد الاعتبارات المهمة، يمكن لـ EEL توفير حل فعال.

VCSEL: الإضاءة الموحدة وتكامل المصفوفات

يرمز VCSEL إلى الليزر الذي ينبعث من سطح التجويف العمودي. على عكس EEL، يبعث VCSEL الضوء عموديًا من سطح رقاقة أشباه الموصلات.

إحدى المزايا الرئيسية لتقنية VCSEL هي قدرتها على تشكيل صفائف ثنائية الأبعاد. يمكن دمج بواعث متعددة في حزمة مدمجة وتشغيلها معًا لزيادة إجمالي الإخراج البصري.

يمكن لـ VCSELs أيضًا توفير شعاع خرج أكثر تناسقًا من باعث EEL الفردي النموذجي، مما يجعلها جذابة للتطبيقات التي تتطلب إضاءة موحدة نسبيًا.

المزايا الرئيسية لـ VCSEL

• هيكل ينبعث من السطح

• سهولة التكامل في صفائف باعث ثنائية الأبعاد

• خصائص شعاع متناظرة نسبيا

• التوحيد الجيد للإضاءة

• تصميم مدمج وقابل للتطوير

• مناسبة لإضاءة الأشعة تحت الحمراء لمنطقة واسعة

بالنسبة للأنظمة التي تحتاج إلى إضاءة مجال رؤية كبير نسبيًا بدلاً من تركيز الطاقة الضوئية في شعاع ضيق، يمكن أن تكون تقنية VCSEL جذابة بشكل خاص.

ثعبان البحر مقابل VCSEL: ما هو الفرق؟

إن الفرق بين EEL وVCSEL لا يتعلق ببساطة بالتكنولوجيا "الأفضل". لقد تم تحسينها لتلبية المتطلبات البصرية ومتطلبات النظام المختلفة.

من المهم ملاحظة أن الأداء الفعلي يعتمد على مصدر الليزر المحدد والتصميم البصري وقوة التشغيل وبصريات الإضاءة. ولذلك ينبغي تقييم EEL وVCSEL كجزء من النظام البصري الكامل وليس كمكونات معزولة.

كيفية اختيار مصدر الليزر المناسب للأشعة تحت الحمراء؟

يمكن أن يبدأ الاختيار بعدة أسئلة أساسية.

1. هل تحتاج إلى إضاءة مركزة على مسافة أطول؟

إذا كان النظام يحتاج إلى شعاع مركز نسبيًا وكثافة إضاءة عالية على مسافات أطول، فغالبًا ما يكون الحل القائم على EEL نقطة انطلاق مناسبة.

يمكن للنظام البصري الموازاة وتشكيل الشعاع المناسب أن يزيد من تحسين شعاع الإخراج لمنطقة الإضاءة المطلوبة.

2. هل تحتاج إلى إضاءة واسعة وموحدة؟

إذا كان المتطلب الأساسي هو إلقاء الضوء على مجال رؤية أوسع بكثافة موحدة نسبيًا، فيمكن أن تكون مصفوفة VCSEL حلاً جذابًا.

يسمح هيكل الصفيف ثنائي الأبعاد للبواعث المتعددة بالعمل معًا، مما يوفر طريقة قابلة للتطوير لزيادة المساحة المضيئة وإجمالي الإخراج البصري.

3. هل مساحة التثبيت محدودة؟

يمكن دمج كلتا التقنيتين في أنظمة إضاءة الأشعة تحت الحمراء المدمجة. لا يعتمد حجم الوحدة النهائية على مصدر الليزر فحسب، بل يعتمد أيضًا على المحرك والمكونات البصرية وتبديد الحرارة والإسكان الميكانيكي.

بالنسبة للتطبيقات ذات المساحة المحدودة للغاية، ينبغي النظر في تصميم الوحدة الكاملة من البداية بدلاً من اختيار مصدر الليزر بشكل منفصل.

850 نانومتر أو 940 نانومتر؟

بالنسبة لأنظمة إضاءة الأشعة تحت الحمراء، يعتبر 850 نانومتر و940 نانومتر خيارين شائعين للطول الموجي.

يوفر 850 نانومتر بشكل عام توافقًا قويًا مع العديد من مستشعرات الرؤية الليلية والتصوير ويمكن أن يوفر استجابة مستشعر أعلى في العديد من التطبيقات.

ينتج 940 نانومتر توهجًا أحمرًا أقل وضوحًا بشكل ملحوظ من 850 نانومتر، مما يجعله جذابًا للتطبيقات التي يكون فيها التوقيع المرئي المنخفض مهمًا. ومع ذلك، ينبغي تقييم استجابة أجهزة الاستشعار وكفاءة الإضاءة الشاملة لنظام التصوير المحدد.

يعتمد الطول الموجي الأفضل على الكاميرا أو مستشعر الرؤية الليلية، ومسافة الإضاءة المطلوبة، والظروف المحيطة، وتصميم النظام.

AIMLASER: حلول الليزر المخصصة بالأشعة تحت الحمراء

توفر شركة AIMLASER وحدات ليزر وحلول صمام ثنائي ليزر لإضاءة الأشعة تحت الحمراء والتطبيقات الكهربائية الضوئية.

اعتمادًا على التطبيق، يمكننا توفير تكوينات مختلفة بناءً على:

• 780 نانومتر / 808 نانومتر / 850 نانومتر / 940 نانومتر وأطوال موجية أخرى

• وحدات الليزر القائمة على EEL

• تصميمات وحدات الليزر المدمجة

• مستويات طاقة الإخراج المختلفة

• متطلبات اختلاف الشعاع المختلفة

• التكوينات البصرية المخصصة

• برنامج تشغيل ACC خارجي PCB

• أبعاد السكن المخصصة

• تكامل تصنيع المعدات الأصلية وتصنيع التصميم الشخصي

بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب مصدر ليزر مضغوط بالأشعة تحت الحمراء، أو إضاءة مركزة، أو إضاءة واسعة النطاق، أو ملف تعريف شعاع مخصص، يمكن لـ AIMLASER العمل مع العملاء لتطوير وحدة ليزر مناسبة بناءً على المتطلبات البصرية والميكانيكية للجهاز النهائي.

لا يتم تحديد حل إضاءة الأشعة تحت الحمراء المناسب بواسطة مصدر الليزر وحده. من خلال النظر في باعث الليزر، والنظام البصري، والمحرك، والتصميم الحراري، ونمط إضاءة الهدف معًا، يمكن تحقيق حل أكثر فعالية وموثوقية.