레이저 다이오드
자작 참고자료 : http://cafe.naver.com/lasershow/592
레이저를 구동 2가지 필수제어
1. 정전류 구동
레이저 다이오드에 일정한 전류가 흐르도록 LM317등으로 정전류 회로를 구성 해줍니다.
LM317 데이터시트에 정전류 구동 회로가 나와 있으니 회로 지식이 조금 있다면 어렵지 않을 겁니다.
2. 온도제어
레이저는 동작 시 많은 열이 발생 합니다.
써미스터로 온도를 읽고 펠티어 소자등으로 온도가 일정 하도록 제어 해 줍니다.
(식히는 쪽으로만 동작 시키면 되겠습니다.)
2번은 어렵더라도 1번은 필수 입니다.
온도 상승으로 레이저가 파손 우려 되면 잠깐씩만 동작 시키고 껐다가 다시 식은 후에 키면 되겠죠
레이저 포인터에 사용하는 다이오드는 650nm나 635nm 파장의 다이오드로 대체로 TO캔으로 패키징 된 형태입니다.
비교적 최신의 CD-ROM 드라이버는 650파장을 씁니다.
구형은 790nm를 썼습니다.
(즉, 적외선. 안 보입니다.)
DVD 드라이버는 확실히 650을 씁니다.
레이저 다이오드 선택시 고려해야 될건 출력인데 레이저 포인터용은 1mW면 충분합니다.
그 이상 강한 레이저는 비싸고 잘못하면 눈 다칩니다.
기본적으로 레이저 다이오드는 다이오드입니다.
그러나 보통 다리가 3개나 4개로 되어져 있습니다.
이것은 대부분의 레이저 다이오드가 내부에 광디텍터(이놈도 사실은 다이오드)를 가지고 있기 때문입니다.
이것을 흔히 monitor PD라고 하며 PD는 photo-diode의 약자입니다.
각 다리가 어떤 다리인지를 알려면 필히 그 정보가 담긴 datasheet를 제조회사에 요구해야 합니다.
monitor PD는 연결 안해도 됩니다.
다이오드를 구하셨으면 여기에 전류를 가하면 됩니다.
구동 조건에 대한 정보는 datasheet에서 확인해야 합니다.
다만, 대체로 2볼트 정도의 전압을 정방향으로 걸면 됩니다.
단, 이 놈은 다이오드이기 때문에 과전류가 흐를 수 있고 그럼 타게 됩니다.
전류는 보통 10mA 정도만 걸어줘도 충분합니다만.
Datasheet에서 threshold current라고 기입된 전류보다는 커야 됩니다.
통상 이 전류 값에서 5mA 정도 더 걸어 줍니다.
정전류를 걸기 위한 방법은 정전류를 내는 전원을 구성하거나 혹은 그냥 저항을 전지와 직렬로 연결해서 적당히 정전류로 만들어주는 겁니다.
이를테면 6볼트 짜리 직류 전원에 대해 1k 옴 가변저항을 직렬로 다이오드와 함께 답니다.
저항은 1k 옴에서 서서히 값을 줄여 가면서 빛이 적당히 나올때까지 줄입니다.
이 정도의 단순한 방법이 실제 포인터에 쓰이는 방법이기도 합니다.
회로도? 필요없습니다.
다만, 위 얘기가 무슨 소리인지 못 알아들을 만큼 전기에 대한 지식이 없다면 그냥 포기하시는게 낫습니다.
레이저 다이오드는 정전기 과전류에 의해 잘 탑니다.
그러니까 다룰때 최소한의 전기 지식은 필요합니다.
이제 마지막 요소인 렌즈가 필요합니다.
싸구려 렌즈야 뭐 역시 천원도 안합니다만 어디서 낱개로 구할 수 있느냐가 문제입니다.
다이오드 출력은 수직축과 수평축으로 그 각이 다르지만 대략 20~40도의 발산 각을 가지고 퍼집니다.
이걸 평행하게 만들기 위해서는 볼록 렌즈가 필요합니다.
볼록 렌즈의 초점거리에 따라서 빔의 사이즈가 달라집니다.
만약 빔 사이즈가 포인터용으로 매우 작기를 바란다면 렌즈의 초점거리/직경 비율이 작은 놈이어야 합니다.
이걸 NA가 큰 렌즈라고 합니다.
포인터 용도라면 NA가 0.3정도의 직경 10mm 이내의 소형 렌즈여야 될듯 합니다.
이런 렌즈는 역시 또 구하기 힘듭니다.
위에서 설명한데로 www.thorlabs.com에 가시면 거의 모든 종류의 렌즈를 구하실 수 있습니다.
다만, 거기의 렌즈들은 성능이 대체로 좋은 값비싼 놈들입니다.
싼거라도 해도 만원 넘고 보통 10만원이 넘는 것도 많습니다.
Collimination 용 렌즈라는 이름이 붙으면 이게 바로 포인터에 가장 적합한 렌즈입니다.
이걸 구하시면 레이저와 적당한 거리를 유지할때 평행광이 만들어진다는걸 확인하실 수 있을 겁니다.
이게 바로 포인터입니다.
