Привет! Сегодня сделаем обзор на лазер KY-008 для Ардуино. Это красный лазерный передатчик. Основан он на светодиоде с медным радиатором для охлаждения.
Содержание
Для выполнения этого урока нам понадобятся
- Ардуино UNO
- Макетная плата
- Перемычки
- Модуль KY-008
- Кабель USB
Принцип работы лазерного диода
Когда на анод обычного диода подаётся положительный потенциал, то говорят, что диод смещён в прямом направлении. При этом дырки из p-области инжектируются в n-область p-n перехода, а электроны из n-области инжектируются в p-область полупроводника. Если электрон и дырка оказываются «вблизи» (на расстоянии, когда возможно туннелирование), то они могут рекомбинировать с выделением энергии в виде фотона определённой длины волны (в силу сохранения энергии) и фонона (в силу сохранения импульса, потому что фотон уносит импульс). Такой процесс называется спонтанным излучением и является основным источником излучения в светодиодах.
Однако, при определённых условиях, электрон и дырка перед рекомбинацией могут находиться в одной области пространства достаточно долгое время (до микросекунд). Если в этот момент через эту область пространства пройдёт фотон нужной (резонансной) частоты, он может вызвать вынужденную рекомбинацию с выделением второго фотона, причём его направление, вектор поляризации и фаза будут в точности совпадать с теми же характеристиками первого фотона.
В лазерном диоде полупроводниковый кристалл изготавливают в виде очень тонкой прямоугольной пластинки. Такая пластинка по сути является оптическим волноводом, где излучение ограничено в относительно небольшом пространстве. Верхний слой кристалла легируется для создания n-области, а в нижнем слое создают p-область. В результате получается плоский p-n переход большой площади. Две боковые стороны (торцы) кристалла полируются для образования гладких параллельных плоскостей, которые образуют оптический резонатор, называемый резонатором Фабри-Перо. Случайный фотон спонтанного излучения, испущенный перпендикулярно этим плоскостям, пройдёт через весь оптический волновод и несколько раз отразится от торцов, прежде чем выйдет наружу. Проходя вдоль резонатора, он будет вызывать вынужденную рекомбинацию, создавая новые и новые фотоны с теми же параметрами, и излучение будет усиливаться (механизм вынужденного излучения). Как только усиление превысит потери, начнётся лазерная генерация.
Об этом и многом другом, можно подробно прочитать вики.
Лазер KY-008
Подключим лазер KY-008 к Ардуино. Соединим контакт — на модуле с землей. Средний контакт можно оставить не подключенным. А S контакт с 10 пином на плате Ардуино.
Программа будет очень простой. Мы только должны подать 5 вольт на 10 пин, чтобы включить лазер. И подать 0, чтобы отключить его. Поскольку 10 пин Ардуино можно использовать для ШИМ, мы сможем включать и выключать лазерный луч плавно.
Полный текст программы
#define LASER 10
void setup() {
pinMode(LASER, OUTPUT);
}
void loop() {
for (int i=0; i<=255; i++){
analogWrite(LASER, i);
delay(5);
}
for (int i=255; i>=0; i--){
analogWrite(LASER, i);
delay(5);
}
}Заключение
Мы рассмотрели лазер KY-008 и его подключение к Ардуино. Лазерный модуль можно использовать для многих проектов. В том числе, для лазерного барьера. Попробуем сделать такой проект в будущем.