¿Qué es un módulo de matriz de diodos?

Existen diferentes tecnologías utilizadas para crear luz láser en la industria del láser de espectáculo. Las más comunes hoy en día son

  • DPSS (láseres de estado sólido bombeados por diodos), que utilizan el principio del resonador para crear luz láser
  • La tecnología de diodos, que utiliza tecnología de semiconductores de alto rendimiento (LED) junto con algunas ópticas
  • El OPSL (láser semiconductor bombeado ópticamente), que combina más o menos el principio del resonador con la tecnología de semiconductores

Los diodos láser son especiales entre las demás soluciones, ya que tienen características especiales:
Mientras que es posible crear potencias bastante elevadas, de varios vatios, con un cabezal láser de DPSS u OPSL, los diodos láser tienen una potencia bastante limitada por cada diodo. Para obtener mayores potencias, es necesario combinar varios diodos.
Otra limitación es el color de la luz creada con los diodos: Los colores de un láser dependen del material láser activo, que en el caso de un láser de diodo es el semiconductor. Por eso, sólo el rojo (unos 637 nm) y el azul (445 nm) son los colores más comunes para los láseres de diodo en la actualidad, ya que los semiconductores utilizados para esos colores son estables y pueden producirse con una relación calidad-precio razonable. Las fuentes de láser de diodo en color verde han sido desarrolladas por OSRAM a una longitud de onda de 515nm en 2013.

Como se ha mencionado anteriormente, la potencia por fuente láser de diodo única es limitada. Estos son los límites por el momento:

  • rojo 637nm: máx. ca. 170mW por diodo único (modo único)
  • azul 445nm: máx. aprox. 1500mW por diodo individual
  • verde 515nm: máx. aprox. 150mW por diodo

Para generar mayores potencias es necesario combinar esos diodos de baja potencia en un módulo de mayor potencia.


Para ello se utilizan dos principios:

Combinación sobre cubo de polarización

Un cubo de polarización se utiliza para combinar dos módulos de diodos de diferente polarización. Cada diodo puede ser utilizado en dos polarizaciones diferentes (llamémoslas A y B). Con el cubo de polarización es posible combinar un diodo con polarización A con un diodo con polarización B.

polarization-cube-combination - schematics

No es posible combinar un A con dos B o similares. Tampoco es posible combinar un rayo ya combinado con otro (AB con A) con el principio del cubo de polarización.
La ventaja de la combinación del cubo de polarización es, que dos diodos se combinan para ser un punto después de la combinación.

Si hay que combinar más de dos diodos, la solución común es la ...


Combinación mediante Knife Edge Combination

El principio de la combinación por filo de navaja combina varios diodos láser colocando los haces muy cerca unos de otros con el uso de pequeños espejos. Por supuesto, esto hace que físicamente no salga un solo haz del módulo, sino varios haces pequeños muy próximos entre sí. El ojo humano lo recibe como un solo haz.

knife-edge-combination - schematics

Normalmente la combinación de bordes de cuchilla se realiza en dos capas, una capa con polarización A y la otra con polarización B, por lo que después de haber combinado la propia capa mediante la combinación de bordes de cuchilla, las dos capas pueden combinarse sobre un cubo de polarización. Esto tiene la ventaja de que el número de puntos individuales generados a través de la combinación de bordes de cuchilla puede reducirse a la mitad, lo que supone una gran ventaja para la visibilidad y la calidad del haz.


Diferencias de calidad de los módulos de matriz de diodos

Dependiendo de los materiales utilizados y de la precisión en la fabricación, existen enormes diferencias entre los módulos de matriz de diodos disponibles en el mercado.
RTI (Ray Technologies) es una empresa experta en la fabricación de módulos de matriz de diodos láser de alta precisión. La alineación muy precisa de los diodos individuales y el rayo láser resultante, muy pequeño y con grandes especificaciones, son el resultado de

  • un fresado de aluminio extremadamente preciso
  • la elección correcta de los materiales (la estabilidad de la temperatura es extremadamente importante)
  • el uso de componentes electrónicos avanzados desarrollados y fabricados en Alemania
  • el uso de módulos TEC profesionales que se adaptan a cada módulo para proporcionar un rendimiento óptimo
  • espejos combinados de filo de navaja de ajuste fino
  • el uso de componentes ópticos con muy bajas pérdidas
  • una gestión térmica avanzada

 

¿Por qué es tan importante que el rayo láser sea lo más preciso posible?

Es obvio: cuanto más fino y preciso sea el rayo, más largo será su alcance, ya que no pierde tanta potencia por el camino.
Pero hay otros casos por los que es tan importante conseguir módulos de matriz de diodos de calidad: Si hay que manejar un haz más grande (consitución de varios haces de diodos individuales) junto con un sistema de escaneo, es muy importante poder utilizar espejos de escaneo pequeños, porque la inercia aumenta drásticamente con el tamaño de los espejos. Y, obviamente, esto conlleva una reducción drástica de la velocidad de exploración y de la precisión de la exploración.
Los módulos de diodos RTI tienen un haz extremadamente preciso y pueden utilizarse incluso con los espejos de escáner CT-6210, que son muy pequeños, lo que supone una gran ventaja para la calidad de la exploración.


knife-edge-combination - beam profile



Ejemplo de una combinación de filos no precisa (mala):
Es posible incluso contar los diodos individuales en el cristal frontal del módulo de matriz de diodos. Hay mucho espacio entre los haces. Se necesitan enormes espejos de escáner para manejar el haz grueso, lo que se traduce en una reducción de la velocidad de escaneo, especialmente si se trata de ángulos de escaneo mayores.
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Muy buena solución: Módulos de matriz de diodos RTI
Un solo punto, los diodos individuales no se pueden contar. Todos los colores coinciden en un punto sin ningún tipo de desenfoque.
Por favor, vea los pequeños espejos que se pueden utilizar. Son posibles mayores velocidades de escaneo y grandes ángulos de escaneo gracias a la reducida inercia de los espejos:

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Vea nuestros productos de alta precisión con módulos de matriz de diodos RTI:

 

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