La revolución de 2013 - Diodos láser verdes

Hasta ahora, todos los proyectores láser de luz blanca (RGB) han estado equipados con módulos láser DPSS (Diode Pumped Solid State), estas fuentes láser se basan en la conversión "NLO" (no lineal-óptica) de un diodo láser infrarrojo a través de dos cristales láser específicos. El primer cristal convierte el infrarrojo (808 nm) en 1064 nm; el segundo cristal duplica la frecuencia y, por tanto, reduce la longitud de onda a la mitad (duplicación de la frecuencia), por lo que se genera un verde de 532 nm.

La conversión no es tan fácil y depende de los diodos de bombeo y de los cristales de láser que se calientan o se enfrían. La eficacia y el rendimiento de un módulo DPSS dependen en gran medida de la temperatura, que también afecta a la calidad del haz.

Diferencias entre las fuentes láser DPSS y los diodos láser


Una desventaja de las fuentes láser DPSS es su sensibilidad y el comportamiento de la modulación (debido al montaje del cristal). Hay fuentes láser DPSS de alta gama que permiten un perfil del haz y una modulación muy buenos gracias a varios bucles de control de la temperatura y a una óptica perfecta. Sin embargo, este no es el caso de muchas fuentes láser DPSS más baratas; la temperatura interna del módulo DPSS influye en el perfil del haz y en el comportamiento de la modulación, dando lugar a malos perfiles del haz y a caídas de potencia en la modulación.

Las fuentes láser DPSS tienen algunas ventajas que son su bajo precio, son compactas y pueden tener una alta potencia de salida. Otra ventaja es que hasta ahora no había alternativas a las fuentes láser DPSS verdes (aparte de las fuentes láser OPSL de Coherent, que no son adecuadas para proyectores más pequeños y opciones de menor coste).

Hace un par de años se produjo una revolución similar con el cambio de las fuentes láser DPSS azules a los diodos azules. Las antiguas fuentes láser DPSS azules tenían otra desventaja: su eficacia era sólo la mitad de la eficacia de las fuentes láser DPSS verdes.

Ventajas de los diodos láser azules

- Los diodos láser son mucho más pequeños y compactos que un módulo DPSS: un diodo láser azul de 5 a 9 mm de diámetro, que tiene una potencia de salida de aproximadamente 1 W, en comparación con un módulo DPSS azul con una potencia de salida de 0,5 W a una longitud de onda de 473 nm, mide 155 x 77 x 60 mm. Por último, la fuente de alimentación correspondiente (también conocida como driver) mide 238 x 146 x 94 mm.

- Los diodos láser no requieren una estabilización de la temperatura tan compleja en comparación con los cristales DPSS, las fuentes láser DPSS necesitan ser enfriadas o ligeramente calentadas (si el proyector está demasiado frío). Dentro de las fuentes láser DPSS se aplican hasta tres circuitos de control de temperatura: el primero para el diodo de la bomba (la variación de la temperatura normal de funcionamiento influye negativamente en la longitud de onda), el segundo estabiliza el cristal láser (principalmente Nd:YAG) y el tercero estabiliza el "doblador" (KTP o LBO, según la construcción). Si uno de estos bucles de temperatura no está correctamente ajustado, se producen desviaciones, parpadeos y caídas de potencia.

- Los diodos láser no tienen partes móviles, como los espejos de salida en un módulo DPSS. La estructura del diodo láser (construcción como semiconductor) actúa también como cavidad del láser. Por eso no pueden desmontarse como fuentes láser DPSS. Las vibraciones y los golpes fuertes suelen provocar caídas de la potencia de salida y, en el peor de los casos, un apagón completo de la fuente láser, lo que hace que sea necesario realizar reajustes.

- Los diodos láser son más fáciles de modular que las fuentes láser DPSS, ya que la corriente del diodo láser es menor que en una fuente DPSS. Debido a su acumulación, los diodos láser son mucho más eficientes que las fuentes láser DPSS y, por lo tanto, producen menos residuos de calor y, simultáneamente, menos consumo de energía.

- Los diodos láser tienen una desventaja: la baja potencia de salida. Actualmente, los diodos láser están limitados a una potencia de salida de 120mW a 1,5W, dependiendo de la longitud de onda. Esto nos lleva a preguntarnos: "¿Cómo conseguir más potencia?".

- Simplemente acoplando diodos láser es posible conseguir más potencia, que por otro lado está limitada por el perfil del haz de los diodos individuales, ya que no se pueden apilar tantos diodos como se desee (diámetro y divergencia; FAQ: Knife Edge)
Al igual que la llegada del diodo láser azul, el desarrollo del diodo láser verde cambió el mercado del láser. Muchos proyectores láser han sido reconstruidos e incluso rediseñados en Laserworld, para maximizar y utilizar todo su potencial.

¿Qué ventajas tiene el proyector de diodos puro en comparación con el proyector "Diode-DPSS"?


Gracias a los diodos láser extremadamente compactos, es posible disponer de una gran potencia en carcasas extremadamente pequeñas, el mejor ejemplo: nuestro PM-3800RGB Pure Diode. Y aún mejor: el nuevo RTI ATTO RGB 2.5.

- La divergencia es otro aspecto importante en la industria del láser para espectáculos, cuanto menor sea la divergencia más nítido será el rayo láser. La baja divergencia es esencial para las proyecciones gráficas de alta calidad, mediante líneas de proyección nítidas y precisas.

- El consumo de energía y la generación de calor también se pueden reducir drásticamente, gracias a la tecnología de diodos - en los proyectores Pure Micro el consumo de energía se ha dividido por la mitad.

- Comportamiento de la modulación: Este aspecto es el más importante para los programadores y diseñadores de espectáculos láser. Gracias a la modulación lineal, los colores de inicio pueden ajustarse fácilmente; los parpadeos y las fluctuaciones de potencia pertenecen al pasado.

- La tecnología de semiconductores también aumenta la vida útil de una fuente láser, ya que no hay partes móviles integradas. El problema de la sensibilidad al frío no se aplica, porque no se utilizan cristales láser en la construcción (Nd:YAG/KTP): Los diodos láser pueden utilizarse también con temperaturas más bajas, lo que no ocurre con las fuentes láser DPSS dependientes de la temperatura:

  • La longitud de onda de los diodos de la bomba deriva con la temperatura -> si el módulo DPSS está demasiado frío, el diodo de la bomba sólo emite 804-802nm, no los 808nm completos.

 

  • El cristal Nd:YAG (Neodym Yattrium Aluminium Granated) alcanza su máxima eficiencia a la longitud de onda de la bomba de 808nm. Si esto cambia, la eficiencia se desploma, lo que se traduce en una potencia mucho menor a 1064 nm.

 

  • Es necesario estabilizar la temperatura del cristal de frecuencia duplicada, ya que, de lo contrario, su eficacia se desploma.


Los últimos avances en la industria del láser de espectáculo han demostrado que la tecnología de semiconductores se ha convertido en una parte integral importante.



Glosario:

NLO: óptica no lineal
Knife Edge: tecnología para acoplar muchos diodos láser a un solo haz de luz
Divergencia:    "Ensanchamiento" del rayo láser
DPSS: estado sólido bombeado por diodos
Nd:YAG: granulado de aluminio de neodimio: convierte 808nm -> 1064nm
KTP: Cristal de duplicación de frecuencia. Vueltas 1064nm -> 532nm (Verde)
OPSL: Láser semiconductor bombeado ópticamente

Marcas distribuidas:

Marca distribuida LaserworldMarca distribuida tarmMarca distribuida Ray Technologies
Marca distribuida ShoweditorMarca distribuida ShowcontrollerMarca distribuida PangolinMarca distribuida coherent