Рассуждения насчёт КПД лазера

Пришёл к выводу, что если гонять лазерный диод на высоких близких к максимальной мощностях, то КПД лазера резко падает

Почему такое происходит.
КПД ЛД рассчитывается так:

Код:

        P излуч.
КПД = -----------
        P потр.

где P излуч. - излучаемая мощность света, а P потр. - потребляемая электрическая мощность.

Как известно, излучаемая мощность лазера при постоянной температуре пропорционально току, проходящему через диод (по крайней мере, на большинстве графиков, которые я видел это так). Для неё можно написать формулу

Код:

P излуч. = k1 * A + k2

где k1, k2 - некоторые коэффициенты, зависящий от ЛД, а А - ток, проходящий через диод.

А потребляемая мощность зависит как от тока, так и от напряжения:

Код:

P потр. = A * Uд

Где, Uд - падение напряжения на диоде
Самое неприятное в этой формуле, что напряжение на диоде тоже зависит от тока, который проходит через диод. Чем больше ток, тем больше напряжение на диоде. Для упрощения можно принять, что эта зависимость линейная:

Код:

Uд = k3 * A + k4;

где k3, k4 - некоторые коэффициенты

Излучаемая мощность растёт пропорционально току, а потребляемая - почти в квадратичной зависимости и КПД получается:

Код:

         k1 * A + k2   
КПД = -----------------
      A * (k3 * A + k4)

В итоге, получаем, что КПД почти обратно пропорционален току, а если k1 - маленькая величина, то зависимость становиться ещё хуже.

В реальности может произойти такая ситуация: повысив ток лазера на 20% и получив прирост излучаемой мощности всего 20%, мы получим 2-х кратный прирост потребляемой мощности, а следовательно лазер будет греться в 2 раза больше

Вот такая математика, а точнее физика 8-го класса

 

Угу. Но закон справедлив для простого проводника, где сопротивление всегда постоянно. А ЛД - это нелинейный элемент. С ним может быть всё гораздо хуже (или лучше), всё зависит от лазера

 

ArtDen.Но ЛД к этой пакости приписывать не совсем корректно. Ты забыл за ток зажигания. Этот ток тратится на компенсацию потерь в усилителе. Это где-то 50...90мА обычно. Вот и посчитай два варианта. С током в 100мА и 150мА. Сначала можно решить что во втором случае ЛД будет светить приблизительно в полтора раза сильнее, но на самом деле аж в два раза... Поэтому многие лазеры качают мощными короткими импульсами. Потери большие, а значительную мощность накачки они долго не выдерживают. Что касается влияния напряжения падения на мощность ЛД - согласен. По-моему оно влияет только на рассеиваемую мощность...

Кстати вот ещё один интересный факт: В обычном проводнике потери растут в столько же раз, во сколько пиковый ток больше за среднеквадратичный. Короче наша электропроводка теряет в 1,41 раза больше, чем теряла бы при питании нашей техники постоянным током...