激光二極管是當代激光技術的無冕之王（hidden champions）。從簡單的激光筆到復雜的量子通信衛星，激光二極管無處不在。它具有卓越的效能，緊湊的結構，眾多的類型，最重要的是，它正變得越來越便宜。

許多人已經考慮把激光二極管應用到自己的產品中， 有時可能是全新的系統，有時可能用來替換舊的激光器。面對種類眾多的激光二級管，工程師們該如何選擇？

本文旨在回答：如何選擇適用的激光二極管？哪些參數至關重要，哪些可以忽略？

下面以實例說明， 四個步驟幫助您確定所需的激光二極管的規格。

步驟1：將應用需求轉換為激光參數

為了找到適合您的應用或產品的激光二極管，您可能首先要根據應用確定一組參數。假設我們要構建一個激光干涉儀以進行表面輪廓分析或速度測量。

為構建此設備，我們需要一個相干長度為1至10 m的激光二極管，并且干涉圖應在溫度變化（《0.1 nm / K）時保持穩定。我們需要準直的高斯光束，功率應》 80mW。我們使用的檢測器基于硅（Si），僅適用于《1100nm波長。在這種情況下，中心波長本身和偏振不太重要。目前， 我們暫時還不清楚激光二極管的封裝類型。

表1.應用要求和激光二極管參數（示例數據以紅色顯示）。

上圖表1左側列出了應用或產品要求，右側列出了激光參數。從相干長度，就可以計算出Δ使用線寬ν = C /πL= 9.6-95.5兆赫。

對于剛接觸該領域的人，首先需要了解這些參數的含義。

相干長度是相干明顯衰減的距離。請參考以下的公式：

Δ ν =C /πL

其中Δ ν是帶寬（或線寬），C光速，以及L相干長度。

光譜分辨率，表示帶寬（納米）和波長之間的關系：R = λ /Δ λ。如果是光譜儀或更一般的頻譜，則是激光分辨電磁頻譜特征的能力的度量。

如果想用納米（nm）值來計算帶寬（MHz）的，可以使用Δ ν =Δ λ * C/ λ 2

帶通，用于檢測激光信號的傳感器通常會使用干涉濾光片來阻擋干擾的環境光。因此，激光源的波長必須保持在濾光器的透射范圍內。在這種情況下，我們通常可以忽略有限的中心波長公差。

光束質量，可以通過幾種方式定義。一個是M 2因子，它表示光束與理想高斯形狀的接近程度。因此，1.0表示完美的高斯光束。另一個是光束參數乘積（BPP），為此我們必須將聚焦的光束腰與遠場發散相乘。

強度，表示光束區域（最好是焦點）中的激光功率。因此，其單位為W / cm 2。

光束輪廓，是指激光束的強度分布。它可能是平頂（矩形分布）或高斯分布。單模光束通常是（接近）高斯光束，而多模光束通常不是高斯光束。根據混合模式的數量和強度分布，它可能具有多種形狀。

激光源的亮度，可衡量其輸出功率和光束質量。本質上，它是激光功率除以BPP。單位為W / cm 2 * sr。

步驟2：選擇激光類型

第二步，我們將更具體地描述激光類型。我們面臨許多選擇。解決該問題的正確方法是權衡各個選項。灰色陰影部分標識了單模激光二極管常用的不同選項。

表2.參數選擇和權重。

某些類型的激光二極管，較高的光束質量通常伴隨較低的輸出功率。

我們將適合應用的參數做出標記（以構建激光干涉儀為例）。對于波長公差，沒有任何限制。因此權重為零。對于線寬，計算范圍在10至100 MHz之間，因此穩定脊形波導列中的《50 MHz聽起來是合理的。由于這是一個關鍵參數，因此權重為2。

我們用同樣的方式處理其他參數。在最后一行中，我們將所有標記相乘后乘以權重。事實證明，“單頻激光器/穩定脊波導激光器”列的權重最高為9。因此，這是我們要尋找的激光二極管類型。

步驟3：選擇激光材料

波長通常對于應用非常重要。

表3.激光二極管材料的選擇。

表3概述了特定材料及其波長范圍。在范例中，檢測器基于Si，激光發射波長限制為《1100 nm。這意味著氮化鎵（GaN）或砷化鎵（GaAs）的激光二極管可能適合我們。通常，在可見光（VIS）或近紅外（NIR）中，紫外線（UV）解決方案比激光二極管貴，因此標出VIS-to-NIR材料。

步驟4：制作最終圖表并開始尋找供應商

現在，我們有了適用的激光二極管所需的所有參數。表4顯示了從先前的圖表中得出的一組參數，我們將在下面討論其他參數：

操作模式（連續波［CW］，脈沖或調制）。這可能會對散熱管理以及封裝樣式產生巨大影響。對于低占空比（Lowduty cycle）的脈沖或脈沖調制激光二極管，廢熱可能更少，因此封裝尺寸可能更小。

光束準直（自由空間，集成光學元件或光纖尾纖）。這在很大程度上取決于您的應用。通常，標準化的光學連接器接口（例如套圈連接器（FC）或標準連接器（SC））很有用。

封裝。平面封裝或者TO封裝。整體尺寸，現有解決方案的兼容性，引腳配置。這些都是考慮因素。

價格。在工業領域，一些普遍的波長的激光二極管比其他的便宜得多。

另一方面，如果您的需求量是每年批次是數萬或數十萬個激光二極管。您可以考慮成為激光二極管供應商的戰略合作伙伴，因為定制的激光二極管可以使批量生產更有保證，因為，到目前為止，這一數量級仍未受到大型供應商的關注。

表4.激光二極管參數。

有了表4中的數據，您可以開始尋找激光二極管供應商，供應商可以根據這些數據了解您的需求，盡快提供可能的解決方案。