Design and Implementation of Laser Diode Transmitter
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Ask about the availability of the thesis by sending email to the Aalto University Learning Centre oppimiskeskus@aalto.fi
Authors
Date
2017-05-22
Department
Major/Subject
Space Science and Technology
Mcode
ELEC3039
Degree programme
NanoRad - Master’s Programme in Nano and Radio Sciences (TS2013)
Language
en
Pages
11+66
Series
Abstract
This thesis addresses the design of a laser diode transmitter. The transmitter was designed and manufactured according to predefined design criteria that was set by the case company. Design criteria included power stability over a wide temperature range, class 1M laser eye safety limits, and low noise performance. The design relied on literature, experimental measurements during the design process, circuit simulations, and informal interviews with senior electrical engineer, mechanical engineer, and several stakeholders inside the case company. Thesis concluded that in order to achieve ± 1-2 % output power stability on a wide temperature range, an APC stage with external photodiode, and a beam sampler must be utilized. Furthermore, in order to mitigate the interference effect from the beam sampler, the outer surface of the sampler should be coated with an anti-reflecting film. Moreover, it was found out that the AEL criteria set by the International Standard (IEC 60825-1, Safety of laser products – Part 1: Equipment classification and requirements) can be met by limiting the maximum momentary drive current, and the average available current. Lastly, the evaluation of noise performance revealed that the optimum control method depends on whether the dominant noise source is the sensor noise or the laser diode load disturbances. Results imply that some disturbances can be slow enough to be compensated with fast control.Tämä diplomityö käsittelee laserdiodilähettimen suunnittelua. Laserdiodilähetin suunniteltiin ja valmistettiin kohdeyrityksessä ennalta asetettujen suunnittelukriteerien mukaan. Tärkeitä suunnittelukriteerejä olivat tasainen ulostuloteho laajalla lämpötila-alueella, laser-luokka 1M:lle asetetut silmäturvallisuusrajat ja vähäinen kohina. Suunnittelu pohjautui kirjallisuuteen, suunnittelunaikaisiin testituloksiin ja piirisimulointeihin, sekä vapaamuotoisiin haastatteluihin seniori elektroniikkasuunnittelijan, mekaniikkainsinöörin ja muiden kohdeyrityksen sidoshenkilöiden kanssa. Jotta ulostuloteho saatiin pysymään ± 1-2 % sisällä laajalla lämpötila-alueella, laserdiodilähetin vaati APC piirin, ulkoisen photodiodin ja erillisen näytteenottolasin. Näytteenottolasin tulee olla päällystetty heijastamattomalla pinnoitteella, jotta interferenssi-ilmiön vaikutus vähenisi. Työssä selvisi lisäksi, että kansainvälisen standardin (IEC 60825-1, Safety of laser products - Part 1: Equipment classification and requirements) asettama AEL kriteeri pystyttiin täyttämään rajoittamalla sekä hetkellinen maksimivirta, että keskimääräinen saatavilla oleva virta. Kohinaominaisuuksia tarkastellessa huomattiin, että ihanteellinen säätötapa riippuu kohinan syntypaikasta. Hallitseva osa kohinasta on peräisin joko takaisinkytkentäsensorista tai laserdiodista. Tuloksista selviää, että osa laserdiodin häiriöistä on tarpeeksi hitaita, jotta ne ehditään kompensoimaan nopealla säädöllä.Description
Supervisor
Praks, JaanThesis advisor
Haavisto, VilleKeywords
laser diode, transmitter, photodiode, ACC, APC