tag:blogger.com,1999:blog-6841205524591941372024-03-05T03:12:11.904-04:0039 Laser Diodes Applications - conocimientos.com.veLaser Diodes Applications. Seeding of pulsed Nd:YAG and Nb-based lasers. Raman spectroscopy. Telecommunications. Hydrophony. Meteorology. Opthalmology. Seismology. Tumor therapy. Fiber laser pumping. Raman laser seeding. Metrology. Process monitoring. Direct frequency doubling. Remote sensing. Materials processingTecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.comBlogger95125tag:blogger.com,1999:blog-684120552459194137.post-75260867940460723952011-04-10T22:47:00.001-04:302011-04-10T22:47:12.868-04:30Tecnología CWDM<div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>El ancho de banda de una conexión de fibra óptica, se puede incrementar transmitiendo datos más rápidamente o transmitiendo diversas longitudes de onda en una única fibra, tecnología conocida como WDM. El WDM se consigue usando un multiplexor para combinar longitudes de onda viajando por diferentes fibras hacia una sola fibra. Al final del enlace un demultiplexor separa las longitudes de onda y las dirige hacia diferentes fibras que finalizan en cada uno de los receptores. El espacio entre las longitudes de onda individuales transmitidas a través de la misma fibra, sirven de base para diferenciar DWDM del CWDM. Los sistemas DWDM usan típicamente separaciones de longitudes de onda de 200 GHz (1,6nm), 100 GHz (0,8nm) o 50 GHz (0,4nm). Las longitudes de onda operativas en sistemas DWDM están definidas según un grid de frecuencias estandarizado, desarrollado por la Unión Internacional de Telecomunicación. Los láser DBF se usan como fuentes en sistemas DWDM. La longitud de onda deriva aproximadamente 0,08nm/ºC con temperatura. Los láser DBF se enfrían para estabilizar la longitud de onda y evitar que varíe fuera de la banda de los filtros multiplexor y demultiplexor cuando la temperatura fluctúa en los sistemas DWDM. Los sistemas CWDM usan láser DBF sin cooler ni termistor. Son específicos para operar desde 0 hasta 70ºC con la longitud de onda del láser variando aproximadamente 6 nm sobre este rango. Esta longitud de onda varía acompañada de la variación de longitud de onda del láser hasta +/-3nm debido a los procesos de fabricación de éste, lo que produce una variación total de aproximadamente 12nm. El espaciado entre canales tiene que ser suficientemente ancho para acomodar la variación de ancho de portadora de los láser no refrigerados de los sistemas CWDM. El espaciado entre portadoras de estos sistemas es típicamente de 20 nm. El sistema CWDM ofrece algunas ventajas clave sobre los sistemas DWDM para aplicaciones que requieren hasta 18 o menos canales. Estos beneficios incluyen costes de hardware y costes operaciones y requerimientos de energía.<br> </p></div> <p style="TEXT-ALIGN: center; CLEAR: both" class="separator"><a style="MARGIN-BOTTOM: 1em; FLOAT: left; CLEAR: left; MARGIN-RIGHT: 1em; cssfloat: left" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhdhHMNri4nEnf6FaQ6H61OnLNxhN0gfxExDQLi7O8oIC4MlMwxNgfOt4nqmau-DO5VHFw3fSj4czCxYy38NgEz-S8nk5bkm3rJrA5XKXhgtYDBNwR9M3twhMrerSr1XGc69UTL1Nc17OE/s1600/untitled.bmp"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhdhHMNri4nEnf6FaQ6H61OnLNxhN0gfxExDQLi7O8oIC4MlMwxNgfOt4nqmau-DO5VHFw3fSj4czCxYy38NgEz-S8nk5bkm3rJrA5XKXhgtYDBNwR9M3twhMrerSr1XGc69UTL1Nc17OE/s1600/untitled.bmp"></a></p> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>HARDWARE MÁS BARATO</p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>La diferencia de coste entre los sistemas CWDM y los DWDM pueden ser atribuidos al hardware y a los costes operativos. A pesar de la superioridad en cuanto a coste de los láser DWDM con respeto a los CWDM, los láser DFB refrigerados proporcionan soluciones de coste efectivo para transportes de largo recorrido y grandes anillos metropolitanos que requieran gran capacidad. En ambas aplicaciones el coste de los sistemas DWDM queda amortizado por el gran número de clientes que se sirven de este sistema. Las redes de metro/acceso, por otro lado requieren sistemas de bajo coste y baja capacidad, para reunir las condiciones del mercado que están basadas en gran parte, en el nivel de predisposición del cliente a desembolsar recursos económicos por los servicios de banda ancha. El precio de los transceiver DWDM es superior que los de sus homólogos. Los altos costes del transceiver DWDM son atribuibles al gran numero de factores relacionados con los láser. Las tolerancias de longitud de onda típicas están en el orden de los +/-0,1nm; mientras que la tolerancia de fabricación de la longitud de onda de los láser CWDM está situada entre los +/-2-3nm, generando un aumento de los costes de los láser DWDM con respecto a los CWDM. Además el encapsulado de los láser DWDM, para la estabilización de la temperatura con un cooler y un termistor, es más costoso que un láser coaxial CWDM no refrigerado. La diferencia de coste entre los MUX/DMUX DWDM y CWDM, basado en una tecnología thin film también contribuyen a disminuir los costes generales en favor del CWDM. Los filtros de los CWDM son intrínsecamente más económicos en su construcción, debido al menor número de capas en el diseño del filtro. Típicamente son 150 capas para el diseño de un filtro de 100 GHz para ser usado en sistemas DWDM, mientras que en un filtro CWDM de 20nm hay aproximadamente 20 capas. El resultado es una fabricación más alta de filtros CWDM.</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>BAJO REQUERIMIENTO DE ENERGÍA</p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Los costes operativos de los sistemas de transporte óptico dependen del mantenimiento y de la energía. Mientras que los costes de mantenimiento son comparables para ambos sistemas CWDM y DWDM, los requerimientos de energía para el DWDM son significativamente más altos.</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Por ejemplo, los láser DWDM estabilizan la temperatura a través de coolers integrados en los módulos de su encapsulado. Estos dispositivos junto con el PIN monitor asociado y el circuito de control consumen aproximadamente 4 W de energía por longitud de onda. Mientras que un transmisor láser CWDM no refrigerado consume aproximadamente 0,5 W. Los transmisores en un octavo canal del sistema CWDM consumen aproximadamente 4 W de potencia, mientras que la misma funcionalidad en un sistema DWDM puede llegar a consumir hasta 30 W. Como el número de longitudes de onda en los sistemas DWDM aumentan con la velocidad de transmisión, la energía y la administración térmica asociada con ellos se convierte en un tema crítico para los diseñadores. La baja energía requerida como resultado del uso de láser no refrigerados en los sistemas CWDM, tiene implicaciones financieras positivas para los operadores de sistema. Por ejemplo, el coste de la batería de backup es una consideración importante en la operación del transporte de equipos. Minimizando la energía necesaria para la explotación y los costes asociados con su backup incluido se reducen los costes operacionales.</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>ESTÁNDAR ITU G.694.2</p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Este estándar define un espectro óptico de 18 longitudes de onda entre 1.290nm y 1.610nm, aunque la mayoría de los sistemas CWDM están basados en un espaciado de 20nm de canal desde 1.470 hasta los 1.610nm, con un desarrollo en la ventana de 1.300 nm para 10 Gigabit Ethernet. Las longitudes de onda en la región de los 1.400 nm sufren una pérdida óptica mayor, debido al pico de absorción del agua residual que presenta la mayoría de fibra óptica fabricada hoy en día. Mientras esta pérdida adicional puede limitar la ejecución de conexiones más largas, no es un obstáculo para la utilización de CWDM en aplicaciones de redes de área metropolitana o redes de acceso. Una nueva fibra que elimina el pico de atenuación por agua, es ofrecida por lo menos por dos de los principales vendedores de fibra, para uso en conexiones metropolitanas a bajo presupuesto que permiten una atenuación menor en la fibra óptica</p> </div> <p><br></p> <p><br></p> <p>Wilmer J Sánchez V-19358601</p> <p>CAF - Parcial 3</p> <p>Link <a href="http://www.w-onesys.com/esp/aplicaciones.php?id=7">http://www.w-onesys.com/esp/aplicaciones.php?id=7</a></p> Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-684120552459194137.post-10283128861628554342011-04-10T22:45:00.001-04:302011-04-10T22:45:09.924-04:30MICROSCOPÍA LÁSER CONFOCAL<div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>1.- INTRODUCCIÓN</p> <p>La microscopía láser confocal es una nueva técnica de observación microscópica que está logrando excelentes resultados en diversas ramas de la ciencia (medicina, biología, materiales, geología, etc.) Su éxito se debe a las indudables ventajas que ofrece frente a la microscopía óptica tradicional (imágenes de mayor nitidez y contraste, mayor resolución vertical y horizontal, etc.) y, sobre todo, a la posibilidad de obtener "secciones ópticas" de la muestra, lo que permite su estudio tridimensional.</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Aunque el principio de la microscopía confocal fue patentado hace varios años (Minsk, 1957) y los primeros microscopios basados en esta técnica que demostraron su validez fueron descritos por Petran et al. en 1968, su gran aceptación y espectacular desarrollo no ha tenido lugar hasta hace unos pocos años con el desarrollo del láser y de los ordenadores personales.</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>La mayor parte de las muestras observadas con microscopía óptica son traslúcidas o, en el caso de ser opacas, su superficie de reflexión no se encuentra perfectamente pulida. En ambos casos la luz interacciona con la muestra a varias profundidades por lo que la imagen que llega al observador presenta áreas borrosas debidas a la luz procedente de zonas fuera del plano de enfoque, lo que produce una degradación en el contraste y resolución de la imagen (figura 1 A).</p> </div> <p style="TEXT-ALIGN: center; CLEAR: both" class="separator"><a style="MARGIN-LEFT: 1em; MARGIN-RIGHT: 1em" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhiqNWs_1cKJX3iFgBmZfI7oWA_56JQ-MVXouATwlQTg5hSAFJToMAdVTFe31Xp5cUPm3MJVZ-8K7LZ4REO1CLTsCdT8-7c-_Pz8yko-nIIy_7DN1rqVsULLCymwwoFjLAQ7_JfkwkejIA/s1600/1.png"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhiqNWs_1cKJX3iFgBmZfI7oWA_56JQ-MVXouATwlQTg5hSAFJToMAdVTFe31Xp5cUPm3MJVZ-8K7LZ4REO1CLTsCdT8-7c-_Pz8yko-nIIy_7DN1rqVsULLCymwwoFjLAQ7_JfkwkejIA/s640/1.png" width="640" height="347"></a><br> </p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">El principio de la microscopía confocal se basa en eliminar la luz reflejada o fluorescente procedente de los planos fuera de foco (figura 1 B). Para ello se ilumina una pequeña zona de la muestra y se toma el haz luminoso que proviene del plano focal, eliminándose los haces procedentes de los planos inferiores y superiores (Boyde, 1988).</p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"><br></p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"><a style="MARGIN-LEFT: 1em; MARGIN-RIGHT: 1em" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhrZ1ztFjmMpyVv7vlOFQz2Vg1cUqXWVLw8NWpZRW32KizPf1z3W4nGlq2fO6n1_ifm4utW4_QU514R5gy1sVhdAmVeOzAN5qDEnMWq8uacTxMe8IcOE9UA2jvAxQWl4eH-pYorWXrliV4/s1600/2.png"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhrZ1ztFjmMpyVv7vlOFQz2Vg1cUqXWVLw8NWpZRW32KizPf1z3W4nGlq2fO6n1_ifm4utW4_QU514R5gy1sVhdAmVeOzAN5qDEnMWq8uacTxMe8IcOE9UA2jvAxQWl4eH-pYorWXrliV4/s640/2.png" width="640" height="457"></a></p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"><br></p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">2.- BASES INSTRUMENTALES</p> <p>Parte de la luz procedente de la fuente de iluminación atraviesa un primer diafragma, es reflejada mediante un espejo dicroico y se enfoca en un punto del espécimen mediante la lente de un objetivo. La señal emitida por el punto iluminado (fluorescencia o luz reflejada) vuelve por el mismo camino óptico, pasa a través del espejo dicroico y es enfocada en un detector, un segundo diafragma o pinhole es colocado delante del detector para eliminar las señales procedentes de la zona fuera de foco (Figura 2).</p> <p>El principio del funcionamiento del Microscopio Confocal se basa en la existencia de dos diafragmas (pinhole), uno entre la fuente de luz y el objetivo y el otro entre el objetivo y el detector. Ambos pinhole deben de estar perfectamente alineados de forma que el segundo de ellos únicamente deje llegar al detector la luz procedente del plano focal. La utilización de un láser como fuente de luz permite focalizar la iluminación en una región muy pequeña de la muestra y con una gran intensidad.</p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">Dado que sólo se ilumina una pequeña zona de la muestra (punto), para poder visualizarla se necesita un sistema de barrido que permita muestrear todos los puntos y un sistema de formación de la imagen donde se recoja la información de cada uno de estos puntos. El sistema de barrido puede ser de dos tipos: que el haz del láser se desplace por la muestra (beam scanning) o que sea ésta la que se desplace, mientras el haz permanece inmóvil (stage scanning) (Wright, et al, 1993). El primer tipo es el más comúnmente empleado, tiene la ventaja de una mayor velocidad de barrido y por tanto de formación de la imagen, además el espécimen no necesita ser movido durante el muestreo por lo que no necesita ser fijado, lo que lo hace especialmente interesante para el estudio de células en vivo. El campo de barrido coincide con el campo de observación del objetivo permitiendo que la zona de estudio pueda ser localizada utilizando microscopía de fluorescencia convencional<br> </p> <p>La técnica de desplazamiento de la muestra (stage scanning) presenta comoprincipal ventaja el permitir la observación de una zona tan grande como se desee sin tener que ceñirse al campo visual del objetivo, además debido a que el haz permanece estacionario se tiene una iluminación axial constante.</p> <p>La luz reflejada o fluorescencia emitida por la muestra es recogida en un fotomultiplicador donde se transforma en una señal de vídeo que se digitaliza y almacena en un ordenador, visualizándose a través de un monitor. La mayoría de los sistemas cuentan con varios fotomultiplicadores y un sistema óptico que permite recoger en cada uno de ellos diferentes longitudes de onda.</p> <p>Este tipo de microscopio confocal en el que el haz del láser barre la muestra es denominado Confocal Láser Scanning Microscopy (CLSM). Debido a que el láser necesitaun tiempo para barrer la imagen, ésta no pueda ser visualizada de manera instantánea en el monitor.</p> <p>El método de trabajo del microscopio confocal es por epiluminación, es decir con muestras que al incidir la luz sobre ellas reflejan toda o parte de la luz incidente (microscopía de reflexión), o emiten luz en una longitud de onda superior (microscopía de fluorescencia). El primer caso se suele utilizar con muestras opacas, principalmente en estudios de materiales, mientras que la fluorescencia se utiliza principalmente con muestras biológicas</p> <p>3.- LA FLUORESCENCIA</p> <p>Se denomina fluorescencia a la propiedad que tienen ciertas moléculas de, al absorber luz de una determinada longitud de onda, emitir luz en una longitud de onda superior. La fluorescencia puede darse de forma natural en determinadas sustancias (clorofila, algunos tejidos frescos, etc.), denominándose fluorescencia primaria o autofluorescencia. En otros casos para que la muestra que queremos observar tenga fluorescencia es preciso teñirla con un marcador fluorescente, denominado fluorocromo. En este caso hablaríamos de fluorescencia secundaria.</p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"><br></p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"><a style="MARGIN-LEFT: 1em; MARGIN-RIGHT: 1em" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEg2LSZhUOXU_hfwNOKOBrdZBuHwZaZM6GH-VLqLmYkUddqI6t8mPDAII3rXAzF5fsSApqhTEuMc09QoU9ZAqdGSgDltvRsfmB0mDDNy-iT5s_obucUjkIYF_CVHmfDsvfy4Wj6r7RHMlVg/s1600/3.png"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEg2LSZhUOXU_hfwNOKOBrdZBuHwZaZM6GH-VLqLmYkUddqI6t8mPDAII3rXAzF5fsSApqhTEuMc09QoU9ZAqdGSgDltvRsfmB0mDDNy-iT5s_obucUjkIYF_CVHmfDsvfy4Wj6r7RHMlVg/s640/3.png" width="640" height="398"></a></p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"><br></p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">Existen una gran cantidad de fluorocromos que permiten marcar de forma selectiva la mayoría de los componentes celulares y tisulares, además podemos asociarlos a proteínas o anticuerpos para estudiar funciones celulares.Todos los fluorocromos vienen caracterizados por su espectro de excitación y su espectro de emisión (figura 3). El espectro de excitación es el rango de longitudes de onda en las que un fluorocromo absorbe luz, o lo que es el mismo es excitado. El espectro de emisión es el rango de longitudes de onda en las que un fluorocromo emite luz. Ambos espectros presentan dos picos que se corresponden con la máxima absorción y la máxima emisión</p> <div>4.- FUNCIONAMIENTO DEL EQUIPO</div> <p>En la Figura 4 se muestra el esquema de un microscopio láser confocal Leica TCS SP2 AOBS (Leica Microsistemas). Su funcionamiento es como sigue: De las distintas líneas de láser que tiene el equipo el selector de excitación AOTF nos permite seleccionar la que deseamos utilizar, el haz de láser atraviesa un filtro óptico acústico AOBS y atravesando el objetivo, ilumina un punto de la muestra. Un conjunto de espejos galvanométricos permite desplazar el láser por toda la zona de muestra. La señal luminosa emitida vuelve por el mismo camino óptico, atraviesa el filtro AOBS siguiendo un camino distinto al del haz incidente y llega a un sistema de detección espectral donde es dividida en función de sus longitudes de onda. Un diafragma delante del detector espectral permite seleccionar la luz procedente del plano focal. Esta luz incide en un fotomultiplicador donde es transformada en una señal eléctrica que se digitaliza mediante un convertidor analógico digital y se almacena en un ordenador. La imagen del espécimen es visualizada en la pantalla del ordenador a medida que el láser barre toda la zona de muestra. Una platina con enfoque motorizado permite variar de forma automática la posición del plano focal.</p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"><a style="MARGIN-LEFT: 1em; MARGIN-RIGHT: 1em" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgA7Fy73f1LQXvgaoxn0KK2gRP387_yYjCyh1h_mP9rOC1bzLCa_SZc9CWbPTrmxf6oQ7t_zWx8ziIH3lMm3htt0OjFwnfaZCkqrY0oJnCSlbPmlcE54YoYqqQ9ohxJdiCR5kF_YMWk1c0/s1600/4.png"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgA7Fy73f1LQXvgaoxn0KK2gRP387_yYjCyh1h_mP9rOC1bzLCa_SZc9CWbPTrmxf6oQ7t_zWx8ziIH3lMm3htt0OjFwnfaZCkqrY0oJnCSlbPmlcE54YoYqqQ9ohxJdiCR5kF_YMWk1c0/s640/4.png" width="456" height="640"></a></p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"><br></p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">A la hora de adquirir imágenes con el microscopio confocal deberemos de ajustar los</p> <p>siguientes parámetros:</p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">- Línea de excitación e intensidad del láser. Normalmente un microscopio confocal viene con varios láser que tienen una o varias líneas de emisión: Argon (458, 476, 488, 496 y 514nm), Helio-Neón (543nm), Helio-Neón (633nm), Diodo azul (405 nm), etc. Un filtro óptico acústico (AOTF) permite seleccionar la línea o líneas de emisión que mejor se ajusten al espectro de excitación de los fluorocromos que tenemos en la muestra. Este filtro permite también regular la intensidad del láser. A mayor intensidad del láser tendremos mayor emisión de fluorescencia, pero también se nos producirá un mayor photobleaching (disminución de la fluorescencia con el tiempo).</p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"><br></p> <p>- Apertura del pinhole (diafragma) de detección. Para cada objetivo existe una apertura óptima del diafragma de detección conocida como Airy 1 en la que el espesor de la sección que se obtiene es el mínimo lo que garantiza la máxima resolución en el eje Z. Cuando la intensidad de la fluorescencia es baja es posible que necesitemos aumentar la apertura de este diafragma para recoger más señal. En este caso estaremos aumentando el espesor de la sección y perdiendo resolución en Z.</p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"><br></p> <p>- Ganancia del fotomultiplicador. Ajusta la amplificación de la señal eléctrica generada a partir de los fotones emitidos por la muestra. Si la intensidad de luz emitida por la muestra es débil deberemos de aumentar la ganancia para poder obtener la imagen. Un aumento excesivo de la ganancia se traduce en una</p> <p>pérdida de calidad de la imagen debido al ruido electrónico que se genera.</p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"><br></p> <p>- Velocidad de barrido del láser. Se define como el número de líneas por segundo que barre el láser. A menor velocidad de barrido mejor relación señal/ruido y por tanto más calidad de imagen.</p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"><br></p> <p>- Tamaño de la imagen. Define el número de píxeles que tendrá la imagen. Cuanto mayor sea el tamaño de la imagen para un campo determinado mejor será la resolución de la imagen</p> <p>5.- VENTAJAS DE LA MICROSCOPÍA CONFOCAL.</p> <p>Las principales ventajas de la microscopía confocal frente a la microscopía óptica tradicional son las siguientes:</p> <p>- Mayor resolución. Para un objetivo de inmersión en aceite con una apertura numérica de 1.4 y una longitud de onda de 442 nm es posible alcanzar resoluciones de 0.14 μm en horizontal y 0.23 μm en vertical (Wilson, 1990)</p> <p>- Mayor contraste. Debido a que se elimina la luz procedente de las zonas fuera de foco.</p> <p>- Posibilidad de realizar secciones ópticas. Variando el plano de enfoque el sistema es capaz de tomar imágenes a diferente profundidad. Lo que permite obtener información tridimensional de la muestra.</p> <p>- Análisis de imágenes. Al obtenerse la imagen de modo electrónico es posible digitalizarla y aplicar sobre ella toda una serie de técnicas de análisis de imágenes como: realce de imágenes, para mejorar su calidad, combinación de imágenes para comparar cambios en el tiempo, medida de intensidades, medidas morfométricas, etc.</p> <p>- Reconstrucción 3D. A partir de las secciones ópticas es posible aplicar técnicas de reconstrucción 3D que nos permitan visualizar las estructuras.</p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">- Imágenes multidimensionales. El microscopio confocal nos permite estudiar imágenes en 2 y 3 dimensiones a lo largo del tiempo. Es posible programar el equipo para obtener imágenes durante un periodo de tiempo determinado.</p> <p>- Imágenes Lambda. Si el equipo cuenta con un detector espectral podremos tomar imágenes a diferentes longitudes de onda (lambda scan) y a partir de ellas deducir el espectro de emisión de un fluorocromo determinado. El sistema de barrido punto a punto (scan) utilizado en los microscopios confocales de tipo CLSM comporta una serie de ventajas adicionales como son:</p> <p>- Posibilidad de obtener imágenes perpendiculares al plano XY tomando la misma línea a diferentes profundidades.</p> <p>- Fijar el láser sobre un punto o una pequeña zona de la muestra y tomar imágenes a diferentes tiempos para observar los efectos del láser sobre esa zona.</p> <p>- Aumentar la resolución mediante zoom del área a barrer tomando mayor número de puntos en áreas más pequeñas</p> <p>La velocidad de formación de la imagen depende también del número de puntos que tomemos por imagen, así es mayor en imágenes de 512 x 512 píxeles que en imágenes de 1024 x 1024 píxeles. Se denomina pixel (del inglés picture element) a cada uno de los puntos que forman la imagen</p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"><br></p> <div>6.- PRESTACIONES DEL SISTEMA<br></div> <div>Para una pequeña apertura del diafragma o pinhole el sistema trabaja como un verdadero microscopio confocal, limitando la información de la imagen a la proveniente de un único plano focal y posibilitando la obtención de secciones ópticas. Para una apertura grande del pinhole las prestaciones del microscopio son similares a las de un microscopio convencional de fluorescencia.</div> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">En la práctica las grandes aperturas se utilizan cuando se tiene una señal débil de fluorescencia, sacrificándose en este caso la confocalidad por una mayor intensidad de la fluorescencia en la imagen.</p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">La resolución de la imagen es otro de los factores, como se ha visto anteriormente, que afectan a las prestaciones del sistema. Una mayor resolución de la imagen implica una menor velocidad en la formación de la misma, por lo que en aquellos casos en que sea necesaria una rápida adquisición de la imagen (por ejemplo, visualización de procesos dinámicos que cambian rápidamente con el tiempo) será necesario tomar imágenes de menor resolución, pero con un tiempo de formación mucho más rápido.</p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">La resolución de la imagen esta condicionada también por las capacidades de proceso y almacenamiento del sistema informático del microscopio. Una imagen de 1024 x 1024 píxeles ocupa 1 Mbytes de información, esto significa que una serie compuesta de 36 secciones, con esta resolución, ocupará 36 Mbytes de información, necesitándose alta capacidad de almacenamiento en disco y alta velocidad de proceso para poder trabajar con estas imágenes.</p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">7.- PROCESO DE IMÁGENES Y MICROSCOPÍA CONFOCAL</p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">El hecho de que la mayoría de los microscopios láser confocal utilicen un sistema informático para digitalizar las imágenes facilita la aplicación de técnicas de proceso y análisis de imágenes.</p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">La visualización de muestras con fluorescencia débil puede ser mejorada mediante la acumulación de un determinado número de imágenes. Un fondo con ruido debido a una alta amplificación de la señal puede ser corregido mediante promedio de varias imágenes. Otras técnicas, como realce de contornos, filtros, etc., pueden ser aplicadas a las imágenes de microscopía confocal para realzarlas. En estudios de cinética celular los cambios experimentados en un determinado componente (Ca++, por ejemplo) pueden visualizarse mediante sustracción de imágenes tomadas a diferentes tiempos.</p> <div style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">Técnicas de análisis de imágenes como clasificación, operaciones morfológicas y cuantificación de componentes, pueden ser utilizadas para la realización de mediciones morfométricas y densitométricas de determinados parámetros presentes en la imagen; por ejemplo, contenido en DNA de núcleos teñidos con un determinado fluorocromo (Rigaut et al., 1991).</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">8.- APLICACIONES DE LA MICROSCOPÍA CONFOCAL</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">La microscopía confocal es muy útil para el estudio de muchos problemas en biología, permitiendo un nuevo conocimiento de la estructura celular y sus procesos. Entre otras aplicaciones la microscopía confocal se utiliza en: estudios de estructura celular y citoesqueleto, medida de actividad intracelular (pH e iones), producción de reconstrucciones tridimensionales, etc.</div> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">Para trabajar con microscopía de fluorescencia, ya sea convencional o confocal, se ha de tener en cuenta que la longitud de onda de la fuente de iluminación (el láser en el caso del confocal) se corresponda con la longitud de onda de excitación del fluorocromo utilizado. La eficiencia es máxima cuando la longitud de onda del láser coincide con el pico del espectro de excitación del fluorocromo (figura 5).</p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"><br></p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"><a style="MARGIN-LEFT: 1em; MARGIN-RIGHT: 1em" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhBZeFAyTWrcDGeNVpQitf6fWqbFIpqK0VwDDAQ6qNlQDYY0Ej3XMnmmdPjINYVw7XHtMF-gmiV8ctGppwZ_X3VYfkVNwNAJIlMuI7V2ZjVd7kBsHWe1ZrAOl_1DBSJGTmRCpQPACQzg3Q/s1600/5.png"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhBZeFAyTWrcDGeNVpQitf6fWqbFIpqK0VwDDAQ6qNlQDYY0Ej3XMnmmdPjINYVw7XHtMF-gmiV8ctGppwZ_X3VYfkVNwNAJIlMuI7V2ZjVd7kBsHWe1ZrAOl_1DBSJGTmRCpQPACQzg3Q/s640/5.png" width="640" height="304"></a></p> <p>Por lo tanto antes de decidirnos a utilizar un fluorocromo determinado debemos de estar seguros de que alguna de las líneas de láser de nuestro microscopio confocal coincide con su espectro de excitación. La intensidad de la señal fluorescente será mayor cuanto más próxima esté la línea del láser al pico de excitación del fluorocromo. </p> <div style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">8.1.- Imágenes teñidas con un marcador fluorescente (single labeling).</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">Imágenes de una muestra con autofluorescencia o que están teñidas con un único marcador fluorescente, visualizadas con microscopía confocal presentan una considerable mejora en relación a la misma imagen visualizada con microscopía de fluorescencia convencional. Esta mejora es más evidente cuanto mayor es el espesor de la muestra a estudiar. En muestras con espesores inferiores a 10 micras apenas hay diferencia entre unaimagen de fluorescencia y una imagen confocal, mientras que en una muestra de más de 20 micras la calidad de la imagen confocal es muy superior a la de la imagen de fluorescencia.</div> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">En la figura 6 puede verse una imagen de unas fibras de pasta de celulosa observadas con microscopía de fluorescencia tradicional y con microscopía láser confocal. Las fibras se observan más claras en la imagen confocal debido a su mayor resolución y a que la fluorescencia de los planos fuera de foco ha sido eliminada.</p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"><br></p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"><a style="MARGIN-LEFT: 1em; MARGIN-RIGHT: 1em" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjvglRTYBVnl4utSoT-_zaaOjOb3tgyQDPtvO6WskgXNqFfp6quUBthOzvpc74WzYkToLWXXNo-4dATqwc1cXjhTEko2dZqTChTTygjyD64WumLQ_H7aDoZ19JVVS26uYmLi9ANAj7dVRE/s1600/6.png"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjvglRTYBVnl4utSoT-_zaaOjOb3tgyQDPtvO6WskgXNqFfp6quUBthOzvpc74WzYkToLWXXNo-4dATqwc1cXjhTEko2dZqTChTTygjyD64WumLQ_H7aDoZ19JVVS26uYmLi9ANAj7dVRE/s640/6.png" width="640" height="240"></a></p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"><br></p> <p>8.2.- Imágenes teñidas con varios marcadores fluorescentes (multiple labeling).</p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">Múltiples estructuras de una célula o tejido pueden ser observadas simultáneamente tiñendo la muestra con dos o más marcadores fluorescentes, donde cada fluorocromo marca una determinada estructura o sirve como indicador de determinados procesos celulares.</p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"><br></p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"><a style="MARGIN-LEFT: 1em; MARGIN-RIGHT: 1em" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgqy4mw8wn4aOk9C9VeyDnyym_uUZZuHBTRPXW1Lc7_1sl_wlN3uB6WDM-8P9g9NrggMexi1Nkbgofz4GhXIjphAFpeq_KYcNc7SpkVIhdmIsAH1l2vNNQjvIcrbHbn42JsKa54r8Z0GU8/s1600/7.png"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgqy4mw8wn4aOk9C9VeyDnyym_uUZZuHBTRPXW1Lc7_1sl_wlN3uB6WDM-8P9g9NrggMexi1Nkbgofz4GhXIjphAFpeq_KYcNc7SpkVIhdmIsAH1l2vNNQjvIcrbHbn42JsKa54r8Z0GU8/s640/7.png" width="640" height="410"></a></p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"><br></p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">El microscopio confocal suele venir equipado con uno o varios láser que emiten en diferentes longitudes de onda pudiendo utilizarse varias de ellas como fuente de iluminación de la muestra. Si tenemos una muestra con dos o tres marcadores fluorescentes podremos recoger simultáneamente su señal en diferentes fotomultiplicadores.</p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">La figura 7 muestra la configuración del microscopio Leica TCS SP2 AOBS para observar una muestra de bacterias ( Streptomices Antibioticus) marcadas con SYTO13 y Ioduro de Propidio. Se han escogido como fuentes de iluminación las líneas de láser de 488 nm y 543 nm. La señal del primer marcador se recogerá en el fotomultiplicador 1 (PMT1) que se ha programado para recoger un rango de señal entre 490 y 535 nm. El fotomultiplicador 2 (PMT2) recogerá la señal del segundo marcador en un rango entre 580 y 700 nm. Como puede observarse los rangos de detección de ambos fotomultiplicadores se han ajustado para que coincidan con los espectros de emisión de los fluorocromos.</p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">El marcador SYTO13 (verde) tiñe la pared celular de las bacterias mientras están vivas. Cuando mueren este marcador es reemplazado por el Ioduro de Propidio y las bacterias aparecen en color rojo (figura 8) (Manteca et al, 2005).</p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"><br></p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"><br></p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"><a style="MARGIN-LEFT: 1em; MARGIN-RIGHT: 1em" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEj8edWicOeQOczTHC0_qGN5S51dTFhypXucabhELXGq6MXLcc2ab6mcFBjH6SPA2aYvV08A3DIYHMjhtH_ryblP5I6ZHlLDJsfVmvlwy0DxTVVS65Df0unjCG2lxEDIoOLDdkVv_Zl9riM/s1600/8.png"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEj8edWicOeQOczTHC0_qGN5S51dTFhypXucabhELXGq6MXLcc2ab6mcFBjH6SPA2aYvV08A3DIYHMjhtH_ryblP5I6ZHlLDJsfVmvlwy0DxTVVS65Df0unjCG2lxEDIoOLDdkVv_Zl9riM/s640/8.png" width="640" height="326"></a></p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">8.3.- Realización de secciones transversales (x-z).</p> <div style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">Con el microscopio óptico siempre observamos la muestra en el plano X-Y. Una característica interesante del microscopio confocal es la posibilidad de realizar secciones transversales de la muestra que nos permiten observar como es su estructura interna sin necesidad de realizar complejas preparaciones.<br> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">Para realizar secciones transversales de calidad necesitamos contar con una platina motorizada de alta precisión que nos permita realizar desplazamientos verticales en intervalos muy pequeños, del orden de 0,2 micras. Fijando el haz de barrido del láser en el punto en el que queremos realizar la sección y desplazando la muestra verticalmente iremos obteniendo un corte transversal de esa zona.</div> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">En la figura 9 se muestra un esquema de las diferentes secciones que podemos estudiar con el confocal (x,y ) ó (x-z) y un ejemplo de secciones longitudinales y transversales de una fibra de pasta de celulosa (Gónzalez-Río et al 1997).</p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"><br></p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"><a style="MARGIN-LEFT: 1em; MARGIN-RIGHT: 1em" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhlusj7BTXBDoF0fBYMP_4u_kh72TZ3Aihbm_XvkRDlnn9UjX6vI7xpPXfjqdwrso06zmH5hjXA_aQDYm8yLSCKxlKNzaZsODv8I4We_4TNEpTQ0x-WJ4sewHlUGQZWVPrJnp4SzL7l-cY/s1600/9.png"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhlusj7BTXBDoF0fBYMP_4u_kh72TZ3Aihbm_XvkRDlnn9UjX6vI7xpPXfjqdwrso06zmH5hjXA_aQDYm8yLSCKxlKNzaZsODv8I4We_4TNEpTQ0x-WJ4sewHlUGQZWVPrJnp4SzL7l-cY/s640/9.png" width="640" height="278"></a></p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"><br></p> <p>8.4.- Información tridimensional de la muestra.</p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">Como se ha mencionado anteriormente una de las mayores ventajas de la microscopía confocal es la posibilidad de estudiar tridimensionalmente la muestra a partir de secciones ópticas de la misma. Para ello se fija la posición de barrido del microscopio en un extremo de la estructura a medir y se van tomando imágenes, correspondientes a diferentes secciones de la misma, hasta llegar al otro extremo. En la figura 10 puede observarse un conjunto de 30 secciones ópticas de un grano de polen. La distancia entre secciones es de 5 μm.</p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"><br></p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"><a style="MARGIN-LEFT: 1em; MARGIN-RIGHT: 1em" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjHGCFskKtI_s0jK4wYeV3MV-m-YgZPFf_UqkuLST5yMgxYDmMhMGDI3wru-79GTtqQeRlTZ2K0DIKwhvu4BatQ6sNqt5QN2PdSg__eCcBZbFzUJ1eNOBwzN6Dke63NJVk1a6qlr2dWg9c/s1600/10.png"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjHGCFskKtI_s0jK4wYeV3MV-m-YgZPFf_UqkuLST5yMgxYDmMhMGDI3wru-79GTtqQeRlTZ2K0DIKwhvu4BatQ6sNqt5QN2PdSg__eCcBZbFzUJ1eNOBwzN6Dke63NJVk1a6qlr2dWg9c/s640/10.png" width="640" height="426"></a></p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"><br></p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">Integrando las imágenes tomadas en los diferentes planos focales, es posible obtener una imagen de la información tridimensional en foco (Figura 11). Matemáticamente esta imagen, denominada extended-focus, vendría dada por:</p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">I EF (x, y)= ∫ I(x, y,z)dz</p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"><br></p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"><a style="MARGIN-LEFT: 1em; MARGIN-RIGHT: 1em" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiha_51fX4FSRe1-XnrmpiQS6P4AC70rU3lJtHGf3XhLKTj_hNPSsJ1TR7EwWQW3JT9ybkut4nIkEldt_oKiNvmbXHFSQUUnowntOPELKRXs9jijYZNGe2xYbZTAht5o9UaTSBibaUbWFc/s1600/11.png"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiha_51fX4FSRe1-XnrmpiQS6P4AC70rU3lJtHGf3XhLKTj_hNPSsJ1TR7EwWQW3JT9ybkut4nIkEldt_oKiNvmbXHFSQUUnowntOPELKRXs9jijYZNGe2xYbZTAht5o9UaTSBibaUbWFc/s640/11.png" width="640" height="302"></a></p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">La construcción de una segunda imagen extended focus con un pequeño desplazamiento de las secciones permite obtener un par estereoscópico que visualizado adecuadamente proporciona una visión tridimensional de la muestra (figura 12).</p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"><br></p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"><a style="MARGIN-LEFT: 1em; MARGIN-RIGHT: 1em" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjsOVxdORNp1OMod3pBPo_G9KzBnZIvJvvPYfbRUZOD7qBDUKztzKfCH2ODKNlOhW_qfYfYJ24ezlPT_iByI_v3nYcUcsXiCcnRJGJTd0BdYmxIguXctH4GRnfIEGBCdVidrytKIA-vEvk/s1600/12.png"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjsOVxdORNp1OMod3pBPo_G9KzBnZIvJvvPYfbRUZOD7qBDUKztzKfCH2ODKNlOhW_qfYfYJ24ezlPT_iByI_v3nYcUcsXiCcnRJGJTd0BdYmxIguXctH4GRnfIEGBCdVidrytKIA-vEvk/s640/12.png" width="640" height="288"></a></p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"><br></p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">8.5.- Reconstrucción tridimensional.</p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">La imagen estereoscópica suministra información tridimensional de la muestra desde un punto de vista estático y en una determinada dirección. Un método mejor para analizar y estudiar las complejas relaciones espaciales es la realización de reconstrucciones tridimensionales donde el volumen de datos puede ser visualizado desde varios ángulos (figura 13).</p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"><br></p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"><a style="MARGIN-LEFT: 1em; MARGIN-RIGHT: 1em" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgi0KbZiloNGUZ8DKMsdRf9oUvgnS0XH6R_lL8AOwEeugYN5HvqPt925VGdV33-5nyIk4bx-h7bYXHaS7V0VcAUaYovKD80bKLSptHziV6HgJ2vNuz2n5PTk4mENBKKjXia6sQbdptQPzk/s1600/13.png"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgi0KbZiloNGUZ8DKMsdRf9oUvgnS0XH6R_lL8AOwEeugYN5HvqPt925VGdV33-5nyIk4bx-h7bYXHaS7V0VcAUaYovKD80bKLSptHziV6HgJ2vNuz2n5PTk4mENBKKjXia6sQbdptQPzk/s640/13.png" width="640" height="478"></a></p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"><br></p> <p>8.6.- Estudios de actividad intracelular (ph e iones).</p> <div style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">El desarrollo, durante los últimos 10 años, de indicadores fluorescentes que responden selectivamente a iones biológicos ha permitido a los investigadores medir el flujo de estos iones en células vivas. Indicadores fluorescentes han sido descritos para la mayoría de los más importantes iones biológicos, aunque los usados más ampliamente son los indicadores de PH y calcio intracelular (Haugland R.,1992).</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">La mayor resolución y contraste de la microscopía confocal permite obtener imágenes de actividad iónica o PH mucho más claras que las que se observan con microscopía de fluorescencia, además la posibilidad de programar el barrido del láser permite tomar imágenes del mismo plano focal a distintos tiempos, pudiendo estudiarse la propagación de un determinado Ion (por ejemplo la expansión de la ola de calcio después de aplicar un estímulo sobre la célula).</div> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">Debido al tiempo que se precisa para adquirir la imagen, en aquellos procesos en que los cambios en la actividad iónica son muy rápidos es preciso tomar imágenes de menor resolución o incluso captar únicamente unas pocas líneas por imagen para poder observar la evolución en tiempos muy cortos.</p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">8.7.- Determinación de espectros de fluorescencia (lambda scan).</p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">Si el sistema cuenta con un detector espectral es posible utilizarlo para obtener el espectro real de emisión del fluorocromo con que hemos marcado nuestra muestra. Aunque existen múltiples tablas de los espectros de emisión de los fluorocromos, hay ligeras variaciones entre el espectro teórico y el real debidas principalmente a variaciones en el PH al preparar la muestra o a variaciones de temperatura.</p> <p>Para obtener el espectro de emisión definiremos un rango de valores de longitudes de onda dentro del cual vamos a tomar imágenes, a continuación definiremos el número de imágenes y finalmente el intervalo para cada imagen. Como resultado tendremos una serie de imágenes que nos muestran la intensidad de fluorescencia para cada intervalo. Si realizamos una gráfica de las intensidades obtendremos el espectro real de emisión de ese fluorocromo (figura 14). Este método es útil también para deducir espectros de autofluorescencia.</p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"><br></p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"><a style="MARGIN-LEFT: 1em; MARGIN-RIGHT: 1em" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjt51kfUCLu0OSgkd5nbfgaz43owIHeF5SQYM_4nZXJnqv-MZToq6Ucta6T0-Qfwi8-hA1W1cy-IZz4wGA00MtZjkoGe7Y3z1qz-200UR146tprV5-jJAyFJ4dGG3niOW0Lok3yrYypVWg/s1600/14.png"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjt51kfUCLu0OSgkd5nbfgaz43owIHeF5SQYM_4nZXJnqv-MZToq6Ucta6T0-Qfwi8-hA1W1cy-IZz4wGA00MtZjkoGe7Y3z1qz-200UR146tprV5-jJAyFJ4dGG3niOW0Lok3yrYypVWg/s640/14.png" width="640" height="384"></a></p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"><br></p> <p>9.- NUEVOS DESARROLLOS.</p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">Uno de las principales limitaciones de los microscopios confocales de barrido punto a punto es el tiempo de obtención de las imágenes (entre 2 y 3 imágenes por segundo). Esta lenta velocidad de adquisición supone un problema cuando se trata de observan organismos en movimiento (por ejemplo bacterias) o procesos de dinámica celular que ocurren en un corto intervalo de tiempo. En la actualidad ya existen equipos en los que el láser incide simultáneamente en toda una línea de la imagen en lugar de en un único punto obteniéndose velocidades superiores a 200 imágenes por segundo. Estos microscopios denominados Confocal Live, precisan de equipos informáticos con una gran capacidad de proceso y almacenamiento para poder manejar los cientos de imágenes que podemos obtener en unos pocos segundos.</p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"><br></p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">Wilmer J Sánchez V-19358601</p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">CAF - Parcial 3</p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">Link: <a href="http://www.vet.unicen.edu.ar/html/Departamentos/Samp/Microbiologia/Microcopia%20de%20laser%20confocal%20PDF.pdf">http://www.vet.unicen.edu.ar/html/Departamentos/Samp/Microbiologia/Microcopia%20de%20laser%20confocal%20PDF.pdf</a><br> </p> <p><br></p> <p style="TEXT-ALIGN: center; CLEAR: both" class="separator"><br></p> <p><br></p> <p style="TEXT-ALIGN: center; CLEAR: both" class="separator"><br></p> <p><br></p> <p style="TEXT-ALIGN: center; CLEAR: both" class="separator"><a style="MARGIN-LEFT: 1em; MARGIN-RIGHT: 1em" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjt51kfUCLu0OSgkd5nbfgaz43owIHeF5SQYM_4nZXJnqv-MZToq6Ucta6T0-Qfwi8-hA1W1cy-IZz4wGA00MtZjkoGe7Y3z1qz-200UR146tprV5-jJAyFJ4dGG3niOW0Lok3yrYypVWg/s1600/14.png"></a></p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator"><br></p> Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-684120552459194137.post-69846834363307126602011-04-10T22:31:00.001-04:302011-04-10T22:31:04.600-04:30Una investigadora diseña una serie de láseres para su aplicación en el ámbito de los sensores de fibra óptica<div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Rosa Ana Pérez Herrera, ingeniera de telecomunicación, ha diseñado y desarrollado una serie de láseres, que van desde varios centímetros de longitud hasta los 50 kilómetros, para su aplicación en el ámbito de los sensores de fibra óptica. El desarrollo de esta tecnología permite medir fácilmente parámetros como la temperatura o detectar diversos tipos de gases a distancias remotas. El trabajo, que ha constituido su tesis doctoral, ha obtenido la calificación de Sobresaliente cum laude con Mención europea en la UPNA, según ha informado el centro universitario en una nota.</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p> <p>La fibra óptica es un medio de transmisión empleado habitualmente en redes de datos consistente en un hilo muy fino de vidrio o materiales plásticos por el que se envían pulsos de luz (láser) que representan los datos transmitidos. </p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>La autora de la tesis ha explicado que "los láseres de fibra óptica son una innovación tecnológica muy importante que está pasando rápidamente de los laboratorios de investigación a distintas aplicaciones en la industria". </p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Este tipo de láseres, que comenzaron a comercializarse en la década pasada, pueden encontrarse hoy en día en aplicaciones para campos tan dispares como la electrónica de consumo, las telecomunicaciones, los métodos de diagnóstico en medicina, la caracterización de componentes y materiales en ciencia, el mecanizado, la soldadura o los sistemas de corte en sectores industriales y militares. </p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>La tesis doctoral, 'Diseño y caracterización de sistemas para la multiplexación en longitud de onda de sensores utilizando amplificación óptica', ha estado dirigida por el catedrático de Tecnología Electrónica Manuel López-Amo Sainz, del departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica de la UPNA. </p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p> <p>INVESTIGACIÓN </p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>En la investigación se han diseñado y demostrado experimentalmente una serie de láseres, para su aplicación en sensores de fibra óptica, que van desde los pocos centímetros de longitud hasta los 50 kilómetros. "De este modo, inyectando luz de nuestros láseres a los sensores de fibra óptica se puede medir fácilmente parámetros como la temperatura, tensión o detectar diversos tipos de gases, tanto a distancias próximas como remotas, y con una gran resolución", señala Pérez Herrera. </p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>El principal objetivo de las diferentes configuraciones estudiadas fue reducir las fluctuaciones de la potencia de salida y mejorar así la calidad del láser multilínea de fibra. Los láseres desarrollados en esta investigación son aplicables tanto en telecomunicaciones como en redes de multiplexación de sensores. </p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>En su trabajo de investigación, Rosa Ana Pérez, ha desarrollado también nuevas redes de multiplexación de sensores que hacen uso de la amplificación óptica. </p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Entre las diferentes configuraciones propuestas destaca el diseño de redes amplificadas capaces de restaurarse ante fallos de fibra óptica y técnicas de autorreferenciación, "para poder así distinguir entre las pérdidas inducidas por los sensores y las fluctuaciones indeseadas en el sistema, de modo que puedan obtenerse redes de sensores más seguras y robustas ante posibles inconvenientes en la red". </p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Rosa Ana Pérez Herrera obtuvo el título de Ingeniería de Telecomunicación en 2004 en la Universidad de Cantabria. En la actualidad es profesora ayudante en el departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica de la UPNA, institución a la que ha estado vinculada desde 2005, cuando recibió una beca predoctoral de Formación de Personal Investigador. </p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Ha realizado estancias de investigación en la Universidad de Oporto, en la Escuela de Ciencias Matemáticas e Ingeniería de la Universidad de Londres y en la Universidad de Parma. En su producción científica, ha realizado 18 contribuciones a congresos realizados en diversos países así como 12 publicaciones en revistas internacionales. </p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Wilmer J Sánchez V-19358601</p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>CAF - Parcial 3</p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>link: <a href="http://www.diariodenavarra.es/20110115/navarra/una-investigadora-disena-serie-laseres-aplicacion-ambito-sensores-fibra-optica.html?not=2011011513111740&idnot=2011011513111740&dia=20110115&seccion=navarra&seccion2=campus&chnl=10&type=RSS">http://www.diariodenavarra.es/20110115/navarra/una-investigadora-disena-serie-laseres-aplicacion-ambito-sensores-fibra-optica.html?not=2011011513111740&idnot=2011011513111740&dia=20110115&seccion=navarra&seccion2=campus&chnl=10&type=RSS</a></p> </div> Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-684120552459194137.post-11819610329756731982011-04-10T22:29:00.001-04:302011-04-10T22:29:09.745-04:30CARACTERIZACIÓN DE UNA CAVIDAD LÁSER DE FIBRA ÓPTICA EN CONFIGURACIÓN COMO UN SENSOR DE DOS PUNTOS<div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>1. Introducción.</p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p> <p>Las fibras ópticas han dado un mejoramiento al desarrollo de las telecomunicaciones desde las ultimas tres décadas. Debido a la necesidad de seguir obteniendo mayor aprovechamiento de sus características, se han creado dispositivos dentro de la fibra, es decir, dispositivos de fibras ópticas como acopladores WDM's (Wavelength Division Multiplexing), filtros, amplificadores, que han contribuido al desarrollo de sistemas de fibras ópticas debido a que son intrínsecamente de baja pérdida y pueden ser interconectados a otros sistemas de fibra que transportan señales complejas. Uno de los últimos dispositivos de fibra óptica son las denominadas "rejillas de Bragg de fibra óptica" las cuales pueden ser utilizadas para reflectar, filtrar ó dispersar luz sin abandonar el núcleo de la fibra, evitando la necesidad de utilizar espejos dieléctricos de volumen y rejillas de difracción, disminuyendo con esto, pérdidas de energía. Son ideales para un amplio rango de aplicaciones siendo un elemento clave en el campo de las comunicaciones ópticas y en sensores de fibra óptica, además de tener aplicaciones en láseres de fibra óptica. Una rejilla de Bragg consiste de una modulación periódica del índice de refracción del núcleo de una fibra óptica, por lo general monomodo, lo cual también puede verse como un arreglo periódico de placas o películas de 2 índices de refracción diferentes, denominados índice de refracción alto nH (~ 1.4563) e índice de refracción bajo nL (~ 1.456) .</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p> <p>2. Arreglo experimental y resultados.</p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p> <p>En la figura 1 vemos una cavidad láser de fibra óptica con tres rejillas de Bragg actuando como espejos, un medio amplificador y un sistema de bombeo. Dos de las rejillas ( #3 y #2) funcionan como cabezas del sensor y una como referencia ( #6). Para monitoreo tenemos un monocromador con el cual podemos seleccionar ciertas longitudes de onda a las cuales la cavidad esta funcionando, en este caso seleccionaremos un ancho espectral que se encuentre dentro del ancho espectral de la fluorescencia de la fibra dopada y dentro de este ancho se encontraran las longitudes de onda de reflexión de las rejillas. Además, se observa un fotodetector conectado a un Lock-in y este hacia una PC. Por otra parte se observa un fotodetector conectado a un preamplificador y éste hacia un analizador de RF (radiofrecuencias). Con esto ultimo mediremos las frecuencias de separación intermodal que existen en la cavidad cuando hay un laseo. La punta final de la rejilla #6 se sumerge en glicerina (liquido acoplador de índices) para evitar las reflexiones y con esto la formación de sub-cavidades.</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><a style="MARGIN-LEFT: 1em; MARGIN-RIGHT: 1em" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgyElfIZP7SNmYTEe7kYtUibpF3FRxrIg8zNAM8scNREqeDEfM5ocotbrwrE6kV88InTN4NndNn6a_7nQHYMbpIaxVCpsNQzJk5mY3CTEGyxrP9dLRe-iJV4LviKWxMqT4Y8mx88Le6I3r9/s1600/Sin+t%25C3%25ADtulo.png"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgyElfIZP7SNmYTEe7kYtUibpF3FRxrIg8zNAM8scNREqeDEfM5ocotbrwrE6kV88InTN4NndNn6a_7nQHYMbpIaxVCpsNQzJk5mY3CTEGyxrP9dLRe-iJV4LviKWxMqT4Y8mx88Le6I3r9/s400/Sin+t%25C3%25ADtulo.png" width="400" height="186"></a></p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>La figura 2 muestra parte del espectro de fluorescencia de la fibra dopada y 3 picos que corresponden a los picos de reflexión de las rejillas, esto se obtuvo conectando la terminal S3 al punto 1. Observando la figura 1, en la terminal S3 esperamos obtener únicamente los picos de reflexión de las rejillas #3 y #2, pero debido a la reflexión que existe en la terminal S1, aparece el pico de reflexión de la rejilla 6 lo cual eliminamos si sumergimos a esa terminal en glicerina.</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><a style="MARGIN-LEFT: 1em; MARGIN-RIGHT: 1em" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhdyxNlNJBrZTt2mmJu7ZQ7I43dERf2_aM9ivJbOCY98iO2nQFzX0AJw-fUIbSxLlI5wP97x3RzeXAvXt80aZjvj2VMLuPUeQWIGIdYrDHAiUXxSZwHEJA4loL1d13690kXXQLG28QvK1D_/s1600/2.png"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhdyxNlNJBrZTt2mmJu7ZQ7I43dERf2_aM9ivJbOCY98iO2nQFzX0AJw-fUIbSxLlI5wP97x3RzeXAvXt80aZjvj2VMLuPUeQWIGIdYrDHAiUXxSZwHEJA4loL1d13690kXXQLG28QvK1D_/s400/2.png" width="400" height="166"></a></p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Con lo observado en la grafica de la figura 2 encontramos la posibilidad de proponer a este arreglo como un sensor, ya que si cambiamos la temperatura ó si tensamos gradualmente a cualquiera de las rejillas #3 y/o #2, desplazaremos el pico de la rejilla hacia el pico de la rejilla 6, hasta que se alcance un laseo dentro de la cavidad (figura # 3) con lo cual sabremos que la longitud de onda de reflexión de la rejilla en cuestión se igualó a la de la rejilla # 6. La posibilidad de aplicar el anterior arreglo como un sensor se soporta con la teoría existente en la literatura acerca de las rejillas de fibra en la cual, la longitud de onda de reflexión se desplazará aproximadamente 1.2 pm cuando se le aplique 1 με (micro tensión) a la rejilla y aproximadamente 13.7 pm por cada °C de aumento en temperatura, esto para rejillas con una longitud de onda de reflexión cercana a 1550 nm y dependiendo del tipo de rejilla.</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>En la figura 1, si colocamos la salida S3 en la posición 2 obtenemos lo que se observa en la gráfica de la figura 4. Aquí, existe un laseo en la cavidad, es decir, las longitudes de onda de reflexión de las rejillas que forman la cavidad son iguales. En este caso se tensó la rejilla # 2.</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><a style="MARGIN-LEFT: 1em; MARGIN-RIGHT: 1em" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgyuhCm8zzmpjW3K0lx_YCfbzStGKgODCXgJHknq_7bMdTPICOjd5jIqwwzjgLDbugf-s08U3lXXel1ECwc3Jtx4f2jcDBq0c3MO_IB4mkcmKz_ant1oW6DFOIQUS6y2wROpfszv9GxOGRH/s1600/3.png"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgyuhCm8zzmpjW3K0lx_YCfbzStGKgODCXgJHknq_7bMdTPICOjd5jIqwwzjgLDbugf-s08U3lXXel1ECwc3Jtx4f2jcDBq0c3MO_IB4mkcmKz_ant1oW6DFOIQUS6y2wROpfszv9GxOGRH/s400/3.png" width="400" height="152"></a></p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Se observan únicamente 4 modos o frecuencias de resonancias, debido a que el rango de medición del RF es hasta 100 KHz. En la figura 5 mostramos un análisis del modo o frecuencia numero 4 cuando se tensa cada rejilla (pico izquierdo: R #2 tensada, pico derecho: R #3 tensada) y cuando se tensan las dos simultáneamente (pico central). Conociendo la frecuencia del pico y el índice de refracción efectivo de la rejilla, podemos calcular la longitud de la cavidad mediante la siguiente ecuación.</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><a style="MARGIN-LEFT: 1em; MARGIN-RIGHT: 1em" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhLZwMpuOyMWI8Cyq2QDhU2NeLdSkptya3J-2wQiIjNQ1j83MeJQw6usvsFq0tThPNSQIXJoBhcgQBq-e9qWqqpNACEqjhAPCHzkUcYBtOc92hParU3_Viwi2kzrElLCnDbjsV4Y-IHRKSx/s1600/4.png"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhLZwMpuOyMWI8Cyq2QDhU2NeLdSkptya3J-2wQiIjNQ1j83MeJQw6usvsFq0tThPNSQIXJoBhcgQBq-e9qWqqpNACEqjhAPCHzkUcYBtOc92hParU3_Viwi2kzrElLCnDbjsV4Y-IHRKSx/s200/4.png" width="200" height="85"></a></p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p> <p>en donde N es el numero de modo, ν la frecuencia, L la longitud de la cavidad, n el índice de refracción efectivo de la rejilla y C la velocidad de la luz en el vacío. Si una cabeza del sensor actúa, en el RF se observará el valor de la frecuencia y con un cálculo se conocerá la posición de esta cabeza (rejilla).</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p> <p>3. Conclusiones.</p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p> <p>Dos formas de caracterizar la actividad de este sensor se presentaron. En la primera se analiza desplazamientos en longitud de onda y en la segunda los modos longitudinales. La primer forma es conocida en la literatura de los sensores de fibra óptica, pero no es así para la segunda. Las ventajas de este sistema en arreglo como sensor es la cantidad de rejillas que se pueden utilizar como cabezas del sensor, la distancia a la que se puede monitorear algún parámetro físico y la utilización de una rejilla de referencia, traducido a una temperatura o tensión de referencia.</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">Wilmer J Sánchez V-19358601</p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">CAF - Parcial 3</p> <p style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both" class="separator">link <a href="http://www.optica.unican.es/rno7/Contribuciones/articulospdf/Vazquez.pdf">http://www.optica.unican.es/rno7/Contribuciones/articulospdf/Vazquez.pdf</a></p> Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-684120552459194137.post-6247612135856384322011-04-10T22:27:00.001-04:302011-04-10T22:27:43.073-04:30Estabilización en longitud de onda de un laser semiconductor con aplicación en un amplificador de fibra óptica dopada con erbio<div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>1 Introducción</p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p> <p>Los amplificadores de fibra dopadas con tierra rara son de gran interés para una gran variedad de aplicaciones: comunicaciones ópticas, láseres de fibra y sensores. Los iones de tierras raras, tales como Erbio, Neodimio, Tulio, Praseodimio, Yterbio, son los más utilizados para dopar una fibra con el fin de lograr una amplificación en diferentes regiones de longitudes de onda cubriendo la región desde el visible hasta la región del infrarrojo (arriba de 2.8 μm). El desarrollo de los amplificadores de fibra generó una búsqueda de sistemas de configuraciones para llevar a cabo el acoplamiento de una fuente de bombeo óptica externa con la señal óptica que se amplifique1. Los amplificadores de fibra dopadas con Erbio (Erbium Doped Fiber Amplifier, EDFA) son comúnmente usados en los sistemas de comunicaciones ópticas debido a su propiedad de amplificación en la región de 1.55 μm, ya que a esta longitud de onda la fibra óptica presenta mínima pérdida por transmisión de una señal, además, presentan mejores cualidades que otros amplificadores dopados con tierra rara.</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Al diseñar un EDFA, hay que tener en cuenta el tipo de configuración que se va a utilizar, ya que este depende de la aplicación que se le da. Las configuraciones más comunes son: a) cuando el bombeo óptico se propaga en la misma dirección con la que viaja la señal (bombeo directo), b) cuando el bombeo óptico se propaga en dirección opuesta a la señal (bombeo inverso), c) cuando el bombeo óptico viaja en ambas direcciones (bombeo bidireccional).</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>El uso de una configuración de reflexión actualmente es una de las más atractivas para obtener una mayor amplificación, aprovechando que la señal viaja a través del mismo EDF dos veces2-5. La reflexión puede ser llevada a cabo por medio de varios dispositivos, tales como, rejillas de Bragg de fibra (Fiber Bragg Grating, FBG), espejos de fibra, espejo rotador de Faraday, etc .6-9 La reflexión en este tipo de configuración puede ser tanto en la señal como en el bombeo.</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p> <p>En el diseño de un EDFA existen factores que pueden degradar el desarrollo del amplificador, y uno de ellos es el ruido de Emisión Espontánea Amplificada (Amplified Spontaneous Emission, ASE). La ASE se genera mediante la desexcitación de los iones de Erbio del estado Metastable a un estado Base. </p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>En este trabajo se presenta la estabilización de la longitud de onda de un láser semiconductor DFB (Distributed Feedback) que puede ser sintonizado alrededor de 1550 nm. La sintonización de este láser se lleva a cabo haciendo circular una corriente continua en un enfriador y este a su vez ejerce un cambio de temperatura en el láser semiconductor. Sin embargo, el objetivo de estabilizar la longitud de onda del láser es debido a que en el EDFA se encuentra una rejilla de Bragg que refleja la señal. La amplificación obtenida por el amplificador es de 2500 veces la señal de entrada, es decir, 33 dB con una potencia de bombeo de 25 mW. Cabe mencionar, que el circuito propuesto es un diseño confiable y muy robusto, además, la facilidad de conseguir los componentes electrónicos, es muy barato para su construcción.</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p> 2 Arreglo experimental </p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>En la figura 1 se presenta una configuración de un amplificador de fibra óptica dopada con Erbio en configuración reflectiva. La reflexión es llevada a cabo solo en la señal a amplificar. La señal que viaja por ella se amplifica dos veces, uno cuando viaja por primera vez en la Fibra Dopada con Erbio (Erbium Doped Fiber, EDF) y la segunda vez, cuando es reflejada al final de la EDF. La reflexión de la señal, es llevada a cabo con una rejilla de Bragg. La rejilla de Bragg, aparte de que refleja la señal, elimina el ruido de emisión espontánea amplificada que se propaga con la señal hasta la salida del amplificador. La rejilla de Bragg refleja la longitud de onda central, dejando pasar el espectro de longitud de onda que no coincide con esta longitud de onda. El láser que genera la señal óptica es un láser DFB (Distributed Feedback). El cambio en longitud de onda se hace mediante el cambio de temperatura en el láser. La longitud de onda de emisión que se genera en este láser debe de coincidir con la longitud de onda de la rejilla de Bragg, en caso contrario, no habrá señal en la salida del amplificador. Este láser tiene una etapa de enfriamiento, para que se lleve a cabo la sintonización en longitud de onda.</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p> <a style="MARGIN-LEFT: 1em; MARGIN-RIGHT: 1em" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEidKM6GXMirLIPPHZz9j-raGOeOu6nxKs3gpuuPN2JJmPGFEeEME9aRHQxlTRVyYud4eGXbwDVCtaFnqrPZEJI0g4Yhoat9CbHdZdmckoMNvl64Fhq0_AI-b7AcqHpp71hIVSiNHSJSPyk/s1600/1.png"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEidKM6GXMirLIPPHZz9j-raGOeOu6nxKs3gpuuPN2JJmPGFEeEME9aRHQxlTRVyYud4eGXbwDVCtaFnqrPZEJI0g4Yhoat9CbHdZdmckoMNvl64Fhq0_AI-b7AcqHpp71hIVSiNHSJSPyk/s1600/1.png"></a></p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>En el amplificador se utilizó 10 m de fibra dopada con Erbio con una concentración de 1000 ppm. La longitud de onda central de la rejilla de Bragg es de 1549.1 nm con 100 % de reflexión. El láser que se utilizó fue un láser DFB sintonizable alrededor de 1550 nm, modelo ML976H6F. El enfriador tiene un termistor integrado que a 12 k , corresponde una temperatura de 26 oC en el enfriador y una longitud de onda de emisión del láser de 1551 nm. Para obtener una longitud de onda de 1549.1nm, se le hace circular una corriente de tal manera que en el termistor tenga un valor en su resistencia de 16 kW, que corresponde a una temperatura de 13 oC. En la figura 2, se muestra un esquema del enfriador en el cual el láser DFB está incorporado. El modelo del enfriador que se utilizó es el TCLDM9 de la compañía THORLABS </p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><a style="MARGIN-LEFT: 1em; MARGIN-RIGHT: 1em" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh-VhOmZVsbcmSEcoJPlKe21kt8wRYnXPGesveA2QG2U5E_eOrpt9wA1ik-FFHEdiyqZ93bEYRDA29UqQGwIqLywol3R41Il78eQX1cQ-eHpS8gBbN52HpzChLdOcm0iCXDFwdMjDghcD4/s1600/2.png"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh-VhOmZVsbcmSEcoJPlKe21kt8wRYnXPGesveA2QG2U5E_eOrpt9wA1ik-FFHEdiyqZ93bEYRDA29UqQGwIqLywol3R41Il78eQX1cQ-eHpS8gBbN52HpzChLdOcm0iCXDFwdMjDghcD4/s1600/2.png"></a></p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>El diseño de esta fuente consta de una conversión de corriente alterna (ca) a una corriente directa (cd), además, proporciona un voltaje de cd regulado. Dentro del diseño, existe un circuito de control que provoca el cambio de voltaje en la salida del regulador LM317, en función del cambio de la resistencia del termistor del enfriador (figura 3). </p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>El circuito de control contiene el termistor, además, también se encuentran comparadores de voltaje y una red de divisores de voltaje. El circuito LM317 es un regulador de voltaje variable, es decir, mediante un potenciómetro se cambia el voltaje de salida regulado. Entre la terminal de salida y la terminal de ajuste de este regulador, siempre hay una diferencia de voltaje de 1.2 V. Por lo que el mínimo voltaje que se obtiene con este regulador es de 1.2 V. El voltaje regulado de salida es entonces:</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p> <p>Vr = 1.2 + V (1)</p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p> <p>donde, Vr es el voltaje regulado de salida y V es el voltaje en el potenciómetro y se puede determinar mediante la ley de Ohm. El capacitor c4 elimina los problemas causados por la existencia de terminales largas entre el rectificador y el LM317 y c5 elimina las pequeñas variaciones de voltaje que existen cuando el potenciómetro varía su resistencia. La resistencia R es de 10 kW al 1 % de precisión y P es una Resistencia Variable Multivuelta de Precisión (RVMP) de 20 k , todos del mismo valor. El termistor en la figura 4, debe de estar en un valor de resistencia en la cual la longitud de onda del láser DFB debe decoincidir con la longitud de onda de la rejilla de Bragg. La resistencia del termistor se encuentra en un rango de 15.9 kW y 17.1 kW, y es el rango donde la rejilla de Bragg presenta máxima reflexión. Con esta variación de resistencia se tiene una variación de temperatura de 0.3 oC.</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p> <p>De acuerdo a esto, las RVMP tienen valores de resistencia de 15.9 kW, 16.1 kW, 16.4 kW, 16.7 kW, 16.9 kW, 17.1 kW, cubriendo el rango en el cual se tiene la máxima reflexión. Cuando el termistor cambia su valor de resistencia, genera un cambio de voltaje en el punto g de la red de la figura 4.</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p> <p>En los puntos a-f se encuentran los voltajes de referencia que son conectados a un comparador de voltaje. Los valores puestos en las RVMP obedecen a que es el rango de resistencia del termistor en el cual la longitud de onda del láser coincide con la longitud de onda de la rejilla de Bragg.El LM339 es un circuito integrado que contiene cuatro comparadores de voltaje de precisión independientes que han sido diseñados especialmente para ser comparadores de voltaje flexibles. El máximo voltaje de alimentación</p> <p>es de ±18 volts. Fueron diseñados específicamente para operar con alimentación de voltaje positiva.</p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p> <p>Las terminales de entrada son diferenciales (Ed), es decir, si Ed es (+) el interruptor de salida estará abierto y si Ed es (-) el interruptor de salida estará cerrado. La salida de los voltajes de referencia van conectados a la entrada positiva de los comparadores y el voltaje que se genera en el termistor va conectado a la entrada negativa. Debido a que son una red de 6 divisores de voltaje, se necesitan 6 comparadores de voltaje, ya que con ello se obtiene una mayor sensibilidad en el cambio de corriente en el transistor Q1 de la figura 3. Cada una de las salidas de los comparadores son conectados a la base de los transistores que se muestran en la figura 5. La resistencia Rx es la que hace que el voltaje regulado de salida del LM317 sea máximo cuando todos los transistores se encuentran desactivados y por lo tanto habrá una corriente máxima de colector a emisor del transistor Q1 que circulará por el enfriador. Cuando un transistor es activado, la resistencia Rx se pone en paralelo con la resistencia de emisor del transistor que se activó y por consiguiente el LM317 experimentará una reducción en su voltaje de salida.</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><a style="MARGIN-LEFT: 1em; MARGIN-RIGHT: 1em" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh2pvnqathO34UCksUEslFhVEENMypoi4r1rthgeusDwUxqcF11D8qhwNzrSPEEpQZtZ0C8hyujyDMzoDP5UK4hot-FgEYjRrjMwUdT9vGJXwBpro9YKCwtIpcbdyP3rI7wBCnJRJklYnI/s1600/3.png"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh2pvnqathO34UCksUEslFhVEENMypoi4r1rthgeusDwUxqcF11D8qhwNzrSPEEpQZtZ0C8hyujyDMzoDP5UK4hot-FgEYjRrjMwUdT9vGJXwBpro9YKCwtIpcbdyP3rI7wBCnJRJklYnI/s1600/3.png"></a></p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Conforme el voltaje del termistor vaya cambiando, los voltajes en la entrada (-) también cambiarán y por lo tanto activarán la salida del comparador e irán por consiguiente activando los transistores Q1-Q6. El enfriador es específicamente una montura que controla la temperatura de un diodo láser, la cual, puede ser operada con una gran precisión en el control de temperatura y así poder seleccionar la longitud de onda de un láser sintonizable. Este enfriador tiene la particularidad de que los diodos láseres pueden ser fácilmente montados en él.</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>4 Conclusiones</p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p> <p>Se ha presentado paso a paso el diseño de un circuito que controla automáticamente un enfriador mediante el control de la corriente continua que circula por él. El diseño presentado es fácil de construir, es confiable y barato en su construcción, ya que puede ser construido a base de componentes electrónicos que se encuentran comúnmente en tiendas comerciales electrónicas. La ventaja al utilizarlo en un EDFA en configuración reflectiva, es que es fácilmente incorporable a un arreglo de fibra óptica. La amplificación obtenida por el amplificador es de 2500 veces la señal de entrada con 25 mW en la potencia de bombeo. El ruido de ASE máximo es de 1 mW a una potencia de bombeo de 25 mW. </p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <p style="TEXT-ALIGN: center; CLEAR: both" class="separator"><br></p> <p>Wilmer J Sánchez V-19358601</p> <p>CAF - Parcial 3</p> <p>link <a href="http://www.fisica.uh.cu/biblioteca/revcubfi/2010/vol.27-No.1/RCF27-1-2010-70.pdf">http://www.fisica.uh.cu/biblioteca/revcubfi/2010/vol.27-No.1/RCF27-1-2010-70.pdf</a></p> Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-684120552459194137.post-83079323358933951402011-04-10T22:25:00.001-04:302011-04-10T22:25:45.854-04:30DFB laser diodes for sensing applications using photoacoustic spectroscopy<div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>1. Introduction</p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p> <p>Strong interest in remote gas sensing systems has emerged in the last few years. Typical sensitivities of laser based detection systems lie the range of ppm to ppb [1]. However, there is an ever growing need for even higher sensitivities and at the same time increased spectral selectivity. Photoacoustic spectroscopy is a valuable tool to achieve both high sensitivities and at the same time keep the costs and size for sensing systems at a relatively low level. The major key element of these modern gas sensing systems are distributed feedback laser diodes, which are used to excite rotational vibrational transitions of the gas species to be detected. Through a special technology based on lateral metal Bragg gratings incorporated in the laser structure [2] it is possible to fabricate semiconductor single mode emitting laser diodes in a broad spectral range starting from 760 nm wavelength (for e.g. oxygen sensing) up to wavelengths in the 3 ìm range, where many industrially and ecologically relevant gas species exhibit strong absorption features. As an example Fig. 1 shows the absorption of a some exemplary gases in the wavelength range mentioned above.</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><a style="MARGIN-LEFT: 1em; MARGIN-RIGHT: 1em" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjt22QJwagHX3l59cibs0zd1CYsJQ6SxWOPlWNpI6cr71C-W6kaBiPJh3S0feBeemncJtbj9it7hPwP1sio_QeCSZ5imVyJBH-EHBAWgAO6fOFt3BCuMSAZbcJSLfLlFkRebFv8kH6yqE0/s1600/Publicaci%25C3%25B3n+4.png"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjt22QJwagHX3l59cibs0zd1CYsJQ6SxWOPlWNpI6cr71C-W6kaBiPJh3S0feBeemncJtbj9it7hPwP1sio_QeCSZ5imVyJBH-EHBAWgAO6fOFt3BCuMSAZbcJSLfLlFkRebFv8kH6yqE0/s400/Publicaci%25C3%25B3n+4.png" width="400" height="175"></a></p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>2. DFB laser diodes</p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p> <p>The complex coupled DFB laser diodes described above work in cw operation at room temperature and exhibit output powers well above 20 mW, which make them ideally suited for photoacoustic sensing schemes. The laser diodes can be manufactured in such a way that the emission is close to energetic resonance with a prominent absorption line of the gas species under investigation. By applying a current ramp onto the DC laser current, one makes use of a current induced transient redshift of the laser wavelength. In this way the laser emission can be scanned across the spectral position of the absorption line to be detected. Alternatively, a well defined temperature change of the laser can be employed for coarse wavelength tuning. The fact that the emission linewidth of such a laser device is below 3 MHz, one can even resolve the fine structure of single absorption lines which typically exhibit linewidths on the order of a few GHz at room temperature. Therefore this technique even enables to resolve different gas isotopes, e.g. a discrimination between CO2(12) and CO2(13) is possible which will be shown in the next chapter. Fig. 2 shows the emission spectrum of a DFB laser diode emitting at 2043 nm wavelength. This emission wavelength is located right within the rotational-vibrational absorption band of CO2 (see Fig.1).</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><a style="MARGIN-LEFT: 1em; MARGIN-RIGHT: 1em" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgi2srwZvsY8ZkSMDv8NurWzk4KRIChhCUA3sGBaYAVq3GF2Wim1SXT0AWHKvMX8gkIOb8VIkmywfGFjrquPy39Lk5rKWrfs2Aelr_Ry0JYNHX7oaeODz_EUJee9hStfDUgzDvGOsBKkII/s1600/2.png"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgi2srwZvsY8ZkSMDv8NurWzk4KRIChhCUA3sGBaYAVq3GF2Wim1SXT0AWHKvMX8gkIOb8VIkmywfGFjrquPy39Lk5rKWrfs2Aelr_Ry0JYNHX7oaeODz_EUJee9hStfDUgzDvGOsBKkII/s400/2.png" width="400" height="185"></a></p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>As can be seen in Fig. 2, the emission spectrum of such a DBF laser diodes is characterized by a</p> <p>high side mode suppression ratio of > 35 dB which ensures a high spectral selectivity and guarantees</p> <p>cross interference free measurements.</p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p> <p>3. Applications</p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p> <p>One major application of these laser diodes is their use for medical diagnostics, in particular for non-invasive breath tests employing photoacoustic spectroscopy. Among this class of diagnostic test schemes, the 13C-Urea Breath Test (UBT) for the detection of Helicobacter pylori infections in humans is the most well-known. Helicobacter pylori is a bacterium which infects up to 50% of the human population [3]. Some strains of this bacterium are pathogenic to humans as it is strongly associated with peptic ulcers, chronic gastritis, duodentitis and stomach cancer. For the UBC test procedure the patient orally receives a small amount of urea which is isotope marked with the 13C isotope. If the patent suffers from an Helicobacter pylori infection this isotope-marked substrate will be split by the bacterium's enzyme urease into isotope-marked 13CO2 and ammonia. This gas then diffuses into the lungs of the patient via the bloodstream and can be identified in the patient's breath via laser based photoacoustic sensors. The major advantage of this diagnostic test scheme is the fact that –in strong contrast to traditional methods which require surgery- it is non-invasive and free of side effects or risks for the patient. In the experiment the breath gas to be measured is guided into a gas cell and exposed to the tunable DFB laser source. Within the cell the laser light is absorbed by the molecules (12CO2 and 13CO2) and transferred into kinetic energy of the surrounding molecules via inelastic collisions. This in turn causes local pressure fluctuations within the sample cell, i.e. a sound wave is generated when the exciting laser source is modulated. This sound wave can be monitored using a microphone in combination with phase sensitive lock in detection schemes. For low modulation frequencies below 1 MHz, the photoacoustic signal is directly proportional to the absorption cross section of the molecular transition, the concentration of the absorbing molecules and the intensity of the laser source. Fig. 3 displays measurements on two samples of CO2 with different isotope concentration ratios. Sample 1 (dashed line) represents CO2 in natural abundance (12CO2: 98.42%; 13CO2: 1.10%) while sample 2 (solid line) contains slightly more 13CO2 (12CO2: ca. 98.46%; 13CO2: ca. 1.06%). Both measurements were performed under atmospheric conditions (1013 hPa, 20°C) using laser wavelength modulation with a modulation depth of +/-5%. The line strengths of the CO2 transitions are approximately inversely proportional to the natural abundances of the corresponding isotopes. Therefore both isotopes yield comparable signals of the same order of magnitude. Since there are no strong water absorption lines in the spectral window under investigation cross-sensitivity with water is excluded. As can be seen in Fig. 3 a difference of the 12CO2 signals for the chosen concentrations is not observable. This is well expected due to the major difference in abundance and hence the CO2 lines can be used for normalization purposes. In contrast, the difference in 13CO2 concentrations is clearly visible in the spectra. The ratio between the peak amplitudes of the 13CO2 signal therefore serves as a sensitive measure for medical diagnostics. With this test a maximum signal to noise ratio of S/N= 90 is achieved, which corresponds to a detection limit for 13CO2 of about 5 ppm. Hence, variations of the 13CO2 concentration of about 1%</p> <p>are detectable.</p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><a style="MARGIN-LEFT: 1em; MARGIN-RIGHT: 1em" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhiz75IQ678Xa9BVmtl6N051zA0JGGQbvAJMn4z7Bue9t5zjSpEULvQ2kyG9J38d-UXG2NfcGgpUB-H3TXKxYA581Hs_TR_tqGydhjmF0RHvd2kpVh1qHJEh6AWL-nf4Nqx_nd8a6m19aY/s1600/3.png"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhiz75IQ678Xa9BVmtl6N051zA0JGGQbvAJMn4z7Bue9t5zjSpEULvQ2kyG9J38d-UXG2NfcGgpUB-H3TXKxYA581Hs_TR_tqGydhjmF0RHvd2kpVh1qHJEh6AWL-nf4Nqx_nd8a6m19aY/s400/3.png" width="400" height="298"></a></p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>4. Summary</p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p> <p>Complex coupled DFB laser diodes offer a large potential for sensing applications in such various fields as environmental monitoring, process control or medical analytics, where a high level of precision is required. The superb spectral brilliance of these devices even enables a discrimination between different gas isotopes, which exhibit slightly different vibrational transitions (e.g. different carbon monoxide isotopes for the helicobacter pylori bacteria identification in the medical field). This demonstrates the high potential of these laser diodes in a wide variety of remote gas sensing applications based on photoacoustic spectroscopy. </p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Wilmer J Sánchez V-19358601</p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>CAF - Parcial 3</p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>link <a href="http://iopscience.iop.org/1742-6596/214/1/012038/pdf/1742-6596_214_1_012038.pdf">http://iopscience.iop.org/1742-6596/214/1/012038/pdf/1742-6596_214_1_012038.pdf</a></p></div> Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-684120552459194137.post-77271161048243363222011-04-10T22:22:00.001-04:302011-04-10T22:22:23.038-04:30Application of FPAA IC for Termostatting a DFB Laser Modules in Broadband Cable Communication Networks<div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>1. INTRODUCTION</p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>In present times Thermoelectrical elements of Peltier (TEP) are being used for cooling and hermostating of different fields in the science and techniques, where are set a strict requirements to the thermal regime of the elements and devices. Among them: microprocessor systems; HF, VHF, UHF and SHF amplifiers; CCD-detectors; optical receivers and emitting modules on the base of laser diodes [3, 5, 6, 10]. In the last group of devices the TEP have found the widest-spreading, because it appears an opportunity for their integration in the emitting module and ensuring of highest accuracy at temperature stabilizing. This is very important for the high-speed systems transmitting data by wavelength division multiplexing (WDM), since the change of laser diode's temperature conduct an alternation in the length of the emitted wave. In systems of those type is important not only decreasing of the temperature of electric-optical system, but also for a precise control [1, 2, 7, 8]. The distance between frequency channels in lasers in multichannel module is in the order of several nanometers and the drift of the frequency during temperature changing, as a rule exceeds 0.1 nm/oC. For normal frequency dividing of channels is necessary to be ensured a stimulation of the laser with basic effective wavelength, which is impossible without precisely driving of the emitter's temperature.</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>2. STRUCTURE CIRCUITS AND CHARACTERISTICS OF THE SYSTEM FOR THERMO-ELECTRIC COOLERS (TEC) CONTROLLING</p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Simplified structure circuit for TEC controlling is shown on Fig.1. It contains: TEP, temperature detector, powerful linear or PWM-amplifier and controller, setting the function of regulation. For ensuring a thermostating TEP is used as a heater and as a cooler. That is achieved by an alternation in the polarity of the in it flowing current. As a rule the sensor (S) is assembled close to the most sensitive to temperature changes components. For S can be used thermocouples, platinum resistance temperature detectors (RTD), integral detectors and others. The standard thermoresistors in the examined application are rarely used, because they do not enough accuracy; have a big drift of resistance and nonlinear characteristic [4, 9].</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><a style="MARGIN-LEFT: 1em; MARGIN-RIGHT: 1em" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjXfyQR0KtrRWJN4tqNtWPmGUfTsP8F46cw0C_ENIncm2yRvZlzzrZKAvnS2KoihzCN6AZJdiLdcx7FuxYnjQJXw1WAYEKH0tFvlWn75HMG507U3CwLzzNayFaoh2V8KD6m9pbuQmYtO44/s1600/1.png"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjXfyQR0KtrRWJN4tqNtWPmGUfTsP8F46cw0C_ENIncm2yRvZlzzrZKAvnS2KoihzCN6AZJdiLdcx7FuxYnjQJXw1WAYEKH0tFvlWn75HMG507U3CwLzzNayFaoh2V8KD6m9pbuQmYtO44/s400/1.png" width="400" height="288"></a></p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Every circuit decision of the system for TEC controlling is realized on the one of the three methods: proportional (P), proportional-integral (PI) or proportional-integral- derivative (PID) controlling (Tab.1). From the signal received from the temperature sensor (S) by a feedback (FB) is brought out a setting signal uset, defining the system set point. The received signal of mistake ue is amplified and feed to the power amplifier (PA). He ensures the necessary value and polarity of the signal u(t) for controlling, defining the current through TEP. </p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Kp, Кi and Kd are coefficients of transferring respectively of the proportional, integral and the derivative channel. If the thermal inertness of TEC is bug, the speed of changing of the signal from the opposite connection will be relatively low and we can limit with using of a system for PI controlling.</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Only a several producers offer completed solutions in the type of integral circuits for controlling of TEC. Among them are: Hytek Microsystems Inc. (HY-5640, HY5650 or HY56200), Analog Technologies Inc. (TEC-A1, TEC-4A, TEC6A101or ATEC24V10A1), MAXIM (MAX1637) and OKI (OLx109L-10), [12, 13, 14, 15]. Unfortunately they have some problems:</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <ul> <li> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>First one is that similar devices are oriented for solving of very tine circle of problems. Different characteristics of the used TEC are necessary in any case to be ensured unique electrical characteristics of the controller: accessible supply voltage; method for controlling the element of Peltier (continuous or PWM); admissible value of the pre-regulation; controller reaction rate; senescence of the temperature detectors; necessity of set point regulating; etc. </p> </div></li> <li> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>The second important problem, origin at using of ready controllers, is that most of them require a big number of outer discreet components, including a precise reference voltage unit and operational amplifiers. </p></div> </li> <li> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Third is the problem of the controllers' prices. Because devices like those do not refer to the class of devices for mass usage, the expenses for developing and producing can not be compensated from the amount of sales. Besides more often TEC controllers are produced in a hybrid type, which increases its prime cost, too. Today the price of this controller for users is between 90 and 300 USA dollars [12, 13, 14]</p> </div></li> <li> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Forth and most important is the problem related with the necessity of individual controllers adjustment. In every PID-controller is needed to be settled individual values for coefficients Kp. Ki, and Kd, to ensure not only the necessary speed of reaction, but also its stability in any conditions. In most of the traditional devices this is reached by a hand adjustment using potentiometers, which are put under a tear and senescence, decreasing the reliability and quality of the regulators.</p> </div></li></ul> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><a style="MARGIN-LEFT: 1em; MARGIN-RIGHT: 1em" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgDisa-rqBv1wKtKaM-pqQcMfJZ_SvNnuMcNNv4rUlDdyU2-Z9auknm9nDQQim_3JsTPLAwmAJi0ncMYgb_oIpJChvWsvdPIOVDtXGLPm1UCea3UQc164_p9DprnnoaFrpESB5G0E6o4Ec/s1600/2.png"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgDisa-rqBv1wKtKaM-pqQcMfJZ_SvNnuMcNNv4rUlDdyU2-Z9auknm9nDQQim_3JsTPLAwmAJi0ncMYgb_oIpJChvWsvdPIOVDtXGLPm1UCea3UQc164_p9DprnnoaFrpESB5G0E6o4Ec/s1600/2.png"></a></p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>3. TEC CONTROLLING SYSTEM ON THE FPAA BASE</p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>A simplified electrical circuit diagram for TEC controlling is shown on Fig.2. By the FPAA IC1 is realized a regulator ensuring the necessary method for regulating. It is forming a reference voltage for supplying of the thermo sensor and setting an operation point, too. Giving data for the respective configuration is being realized by EEPROM using SPI – interface, such as AT25080A (Atmel). For controlling thermoelectrically element's current is used a powerful operational amplifier IC2. For FPAA synchronization is used a built in generator with outer quartz resonator with frequency 16 MHz [11]. The main requirement to the operational amplifier IC2 is ensuring of the necessary value of output current. As a rule for most of the examined applications could be used device from the OPA548 type (Texas Instruments). </p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><a style="MARGIN-LEFT: 1em; MARGIN-RIGHT: 1em" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjPlMjwqalgRrGYUGqWImrJdEjpywp1TcUq7BC7mtgeVuUhdZgby4xbEwNj6eOtufej_e3rimt_5xUTnWMSbyQmD5dRoTLnndB8mWyqq9Titqt9x40IbEq_tMLgJCt9a0_hA9Vle37OPPA/s1600/3.png"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjPlMjwqalgRrGYUGqWImrJdEjpywp1TcUq7BC7mtgeVuUhdZgby4xbEwNj6eOtufej_e3rimt_5xUTnWMSbyQmD5dRoTLnndB8mWyqq9Titqt9x40IbEq_tMLgJCt9a0_hA9Vle37OPPA/s1600/3.png"></a></p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Using of circuit with PWM as a power amplifier in the systems for thermostabilizating of the laser module is not expedient, because circuits like those appears to be source of powerful disturbances and exert a lot of influence on the emitter's stability of operating. Besides the TEP experiences an impulse overload which decreases its resource.</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>As a temperature detector is used thermoresistor. Despite its foibles, main of which appears to be the major nonlinearity, in the offered circuit its application is justified, for FPAA permits that linearizing its characteristics is performed. This well decreases the price of the device in comparison with using of other detectors. A temperature detector from the other type can be connected directly to FPAA in necessity though, changing its structure at a respective way.</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Unique priority of the given circuit is that she stays the same (unchanged) at realizing of every regulating characteristic, when practically using of any types of temperature sensors and TEP. Each alternation is made by a program way.</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>For realizing and adjustment the company Anadigm offers software for automatic designing Anadigm Designer® 2. It contents special surroundings for synthesis of PIDcontrollers in any combination – P, PI, PD, PID. On Fig.3, Fig.4 and Fig.5 are shown the structures of FPAA for P, PI and PID modes.</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Along with the automatically synthesized standard circuits of the controller, in the structure is added a Voltage Reference (VR) for feeding of thermo sensor and settling initial bias of the output power amplifier. The level of voltage reference is determined by amplifiers with programmable gains (from 0,01 to 100). Operating point is settled by a program with an input programmable VR. However, we can put a signal setting on the input lead of FPAA and to make a hand adjustment, for example using a potentiometer. </p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><a style="MARGIN-LEFT: 1em; MARGIN-RIGHT: 1em" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgUdGaiRIVGvkD8nGcKG0EEWxL9RH779Zas65WsKFNa9itAgcPc3gb-HK6MKd0UsagyqT2qQEVEfnxfF99szjR8T_QMOvJgCLdHer0NJFbdiidsI9u1IRICiDsba9Abd-rAZKu3h-x7ML8/s1600/4.png"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgUdGaiRIVGvkD8nGcKG0EEWxL9RH779Zas65WsKFNa9itAgcPc3gb-HK6MKd0UsagyqT2qQEVEfnxfF99szjR8T_QMOvJgCLdHer0NJFbdiidsI9u1IRICiDsba9Abd-rAZKu3h-x7ML8/s1600/4.png"></a></p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>On the base of FPAA by using a dynamic reconfiguration can be created an adaptive circuit. In this case "instantly" can be changed not only the parameters of the controller, but also the regulation type. That could be very useful for adapting of the circuit at changing of the TEP operating direction. Since the operation efficiency of a thermoelectrical element in a regime of cooling is lower then that in a regime of heating, at realizing of thermostating appears possibility of alternation in the parameters of the controller in dependence of the temperature changing direction.</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Operation of the system in a regime of dynamic reconfiguration is illustrated on Fig.6. Shown are the ambient temperature alternations Tamb and the temperature of the laser module Tmod. TEP is used as for a cooling, such as for heating, during which is made an adaptation of the controller using a dynamic reconfiguration. In the temporary interval from 0 to t1 is realized PI-method of regulating. In a moment t1 is made a reconfiguration of FPAA in a regime of P – controller. At next alternation of Tamb is observed a sharply reducing of the system, which appears to be absolutely expected result.</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><a style="MARGIN-LEFT: 1em; MARGIN-RIGHT: 1em" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEheDW-3KGAKhttj8oxAu6e7i1MObeEpit1DlEXpNx1PTReGjfg4e2a7JebmnYeG3PcUWnsqCXxmNmpN2qgS9x85H5dGQHbdrMfVTy3pYZ7zTQkVfj3_UkaI2bcNiut3XdFrlF_pBfoFzPI/s1600/5.png"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEheDW-3KGAKhttj8oxAu6e7i1MObeEpit1DlEXpNx1PTReGjfg4e2a7JebmnYeG3PcUWnsqCXxmNmpN2qgS9x85H5dGQHbdrMfVTy3pYZ7zTQkVfj3_UkaI2bcNiut3XdFrlF_pBfoFzPI/s640/5.png" width="640" height="393"></a></p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>4. CONCLUSION<br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>By using of Field Programmable Analog Arrays (FPAA) is possible to be removed every up mentioned problems origin at the development and exploitation of the examined circuits. The dynamic reconfiguration of FPAA permits a creating of adaptive systems ensuring high accuracy at a minimal loss.</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Repeated increasing of the life cycle of the devices: changing of every component from the system (TEP, thermo sensor, DFB laser or a module as one) do not leads to an alternation in the controller's circuit. The process of adjustment is being simplified at the expense of the possibility to decline the application of the regulating potentiometers. The system can be easily adapted to new developments. It is possible entering of new functions, those like defense from overloading of the output amplifier, thermal defense</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>and others.</p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Of course the examined systems can be realized by digital signal processors (DSP), ADC and DAC. Is it needed to mention what extra complications and problems arise and how many times is being increasing the price of the development and the a finished device? The conclusion could be just one: analog control of analog processes – what could be more simple and logical?</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Wilmer J Sanchez V-19358601</p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>CAF - Parcial 3</p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>link <a href="http://csconf.org/Volume3/page938.pdf">http://csconf.org/Volume3/page938.pdf</a></p></div> Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-684120552459194137.post-83233389306975084412011-04-10T22:18:00.001-04:302011-04-10T22:18:17.391-04:30Crean sensores ópticos que optimizan la detección de gases contaminantes<div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><strong>Una nueva generación de detectores de gases en base a diodos emisores de láser de semiconductor (VCSEL´s) han sido desarrollados por ingenieros y científicos del programa NEMIS de la Unión Europea. Los nuevos sensores permiten incrementar la rapidez y la efectividad de la detección de gases nocivos para el hombre, además de no requerir calibraciones manuales de ningún tipo y alcanzar una importante vida útil. Se prevé su uso a nivel industrial de aquí a dos años. Por Pablo Javier Piacente. </strong></p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <p> </p> <table style="TEXT-ALIGN: left; FLOAT: left; MARGIN-RIGHT: 1em" class="tr-caption-container" cellspacing="0" cellpadding="0"> <tbody> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center"> <p><a style="MARGIN-BOTTOM: 1em; MARGIN-LEFT: auto; CLEAR: left; MARGIN-RIGHT: auto; cssfloat: left" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEixKGPJshPqwiIdTR_SNQynzr0IJnsV-dm8HZdPRUBPOz8CLluH9ejhJjjwFOrP6NTgI4r8jt60YZ112-ewyuuU3BOnppZwYnEXYyAsxL_VYNvYHUIV3jBAM-FG7qMmf6xuuUteOjT1Eao/s1600/1749550-2373029.jpg"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEixKGPJshPqwiIdTR_SNQynzr0IJnsV-dm8HZdPRUBPOz8CLluH9ejhJjjwFOrP6NTgI4r8jt60YZ112-ewyuuU3BOnppZwYnEXYyAsxL_VYNvYHUIV3jBAM-FG7qMmf6xuuUteOjT1Eao/s1600/1749550-2373029.jpg"></a></p> </td></tr> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center" class="tr-caption"> <p>Los láseres VCSEL´s </p> <p>aportarían un importante </p> <p>avance en el desarrollo de</p> <p> dispositivos para la detección</p> <p> de gases contaminantes en i</p> <p>ndustrias y hogares.</p> <p> Imagen: Direct Industry.</p></td></tr></tbody></table> <p> </p> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>El empleo de nuevos sensores ópticos, en base a la tecnología de diodos emisores de láser de semiconductor (VCSEL´s), podría simplificar el proceso de detección e identificación de gases nocivos para la salud humana, como por ejemplo el monóxido de carbono. El desarrollo forma parte del trabajo de ingenieros y científicos del programa NEMIS de la Unión Europea. </p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Estos nuevos detectores de gases podrían ser más rápidos y efectivos para su uso en una amplia gama de aplicaciones de seguridad industrial e incluso a nivel doméstico. El avance es muy importante, más aún si se tiene en cuenta que hasta entrado el siglo XX persistieron los métodos biológicos para la detección de gases. </p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Mientras ahora se habla de sensores que aplican las nuevas tecnologías de láseres VCSEL´s, en aquel momento se empleaban canarios para detectar las acumulaciones mortales de monóxido de carbono en las minas y otros emprendimientos similares. Aunque esta metodología salvó muchas vidas, fue necesario darle lugar al progreso tecnológico. </p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Así nacieron los sensores electro-químicos, que aunque aportaron un gran avance en la detección de la acumulación de gases conforman una tecnología insuficiente en varios aspectos, además de conllevar un tiempo de trabajo con el que muchas veces no se cuenta. De esta manera, el proyecto de NEMIS marca una nueva etapa en esta cuestión. </p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Los diodos emisores de láser de semiconductor (VCSEL´s) permiten una rápida y eficaz detección de los gases, facilitando las posteriores medidas preventivas o correctoras y el accionar de las alarmas correspondientes. Financiado en el marco del 6th FWP (Sixth Framework Programme) de la UE, NEMIS tiene entre sus principales objetivos la aplicación en distintos campos de las nuevas tecnologías VCSEL´s. </p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><strong>Ventajas técnicas de los VCSEL´s </strong></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <p> </p> <table style="TEXT-ALIGN: right; FLOAT: right; MARGIN-LEFT: 1em" class="tr-caption-container" cellspacing="0" cellpadding="0"> <tbody> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center"> <p><a style="MARGIN-BOTTOM: 1em; MARGIN-LEFT: auto; CLEAR: right; MARGIN-RIGHT: auto; cssfloat: right" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhNaU2reWU6xorrKUxUA51piMGRB04djXOo2PddiUc3a9hyphenhyphenIioqRTLR0mAurY6w2cTZoq_-iUlMUyttj4t6mBVFeVLvoFo5HrAOD3nx1FAR3LaAhgPrTlCMTo2D9iE9JzmJ-qzdg4Hp_7U/s1600/1749550-2373030.jpg"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhNaU2reWU6xorrKUxUA51piMGRB04djXOo2PddiUc3a9hyphenhyphenIioqRTLR0mAurY6w2cTZoq_-iUlMUyttj4t6mBVFeVLvoFo5HrAOD3nx1FAR3LaAhgPrTlCMTo2D9iE9JzmJ-qzdg4Hp_7U/s320/1749550-2373030.jpg" width="320" height="240"></a></p> </td></tr> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center" class="tr-caption"> <p>Foto: JR3 . Stock.Xchng </p></td></tr></tbody></table> <p> </p> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>La investigación que condujo al descubrimiento de estos nuevos dispositivos de detección de gases contaminantes fue publicada en un artículo del portal ICT Results de Cordis. </p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Las ventajas de utilizar VCSEL´s en lugar de láseres convencionales son varias. En principio, permiten una mayor rentabilidad económica en el desarrollo y la actividad de los dispositivos detectores y, además, es posible beneficiarse con el aprovechamiento de una longitud de onda más amplia. Mientras un láser convencional solamente se puede ajustar en menos de un nanómetro, un VCSEL tiene la capacidad de sintonizar más de cinco nanómetros. </p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Esta condición, teniendo en cuenta que el sensor está en búsqueda de anomalías en las longitudes de onda para la detección de gases nocivos, resulta vital para optimizar la efectividad y la rapidez en los procesos de identificación. Por lo tanto, las nuevas tecnologías suponen un importante adelanto en este tipo de aplicaciones industriales y domésticas de seguridad. </p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Otro punto vital de los nuevos sensores desarrollados en el programa NEMIS es que son capaces de autocalibrarse. Esto facilita su uso efectivo sin intervención humana, pudiendo sellarse en contenedores resistentes o ubicarse en ambientes hostiles e instalaciones industriales de todo tipo y sin sufrir corrosión. </p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p> <p><strong>Aplicación industrial y doméstica </strong></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Logrado el desarrollo de láseres VCSEL´s adecuados para la detección óptica de gases y probados en distintas situaciones, los socios industriales del proyecto crearon un dispositivo capaz de detectar emisiones de CO NH3 (amoníaco). Asimismo, ya se encuentran en desarrollo sensores para otros gases como el dióxido de carbono (CO2) y el sulfuro de hidrógeno (H2S), entre otros. </p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Vale destacar que la organización de este trabajo estuvo a cargo de la Technische Universitaet Muenchen, en el marco del NEMIS. Y aunque serán necesarios muchos años para que esta nueva tecnología pueda convertirse en parte de nuestra vida cotidiana, se espera que sea más corto el plazo de tiempo requerido para su aplicación industrial. </p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Los sensores de VCSEL´s destinados a aplicaciones industriales y de seguridad podrían comenzar a comercializarse en un par de años. El valor podría ser de varios miles de euros, pero hay que tener en cuenta que no se necesita ninguna calibración manual y que los dispositivos podrán seguir trabajando de manera eficiente durante muchos años. </p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Sin embargo, hacia el futuro el campo de acción puede ser mucho más amplio, incluyendo el uso de sensores en la industria automovilística para controlar las emisiones del motor o en la aviación. Por último, los ingenieros e investigadores a cargo pronosticaron que cuando el dispositivo alcance un valor inferior a los 50 euros estará ubicado en todos los hogares, evitando accidentes derivados del escape de gases nocivos para el hombre. </p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Wilmer J Sánchez V-19358601</p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>CAF - parcial 3</p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>link <a href="http://www.tendencias21.net/Crean-sensores-opticos-que-optimizan-la-deteccion-de-gases-contaminantes_a3908.html">http://www.tendencias21.net/Crean-sensores-opticos-que-optimizan-la-deteccion-de-gases-contaminantes_a3908.html</a></p> </div> Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-684120552459194137.post-18835662985903773822011-04-10T22:15:00.001-04:302011-04-10T22:15:09.912-04:30EL RELOJ ATOMICO DE BOLSILLO<div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><strong>Los científicos de la Office of Naval Research han dado a conocer su última creación en el ámbito de la medición precisa del tiempo. Se trata de un reloj atómico del tamaño de una caja de cerillas, que sólo pierde un segundo cada 10.000 años.</strong></p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p> </p></div> <table style="TEXT-ALIGN: center; MARGIN-LEFT: auto; MARGIN-RIGHT: auto" class="tr-caption-container" cellspacing="0" cellpadding="0" align="center"> <tbody> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center"> <p><a style="MARGIN-LEFT: auto; MARGIN-RIGHT: auto" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhgEl7d-4cdPPY-Sfde1WqntDOAv8fktfntz9A10T5r1Mq-8zYEylYj8GIbW6vRaPnQbrZnPj_EEfa8M1W-5ltah4D7RBb77sQxGwtNKFbJSxR97Mud-mNV_SZ91SB-4HvYM6lVOHdAELo/s1600/090903b.jpg"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhgEl7d-4cdPPY-Sfde1WqntDOAv8fktfntz9A10T5r1Mq-8zYEylYj8GIbW6vRaPnQbrZnPj_EEfa8M1W-5ltah4D7RBb77sQxGwtNKFbJSxR97Mud-mNV_SZ91SB-4HvYM6lVOHdAELo/s1600/090903b.jpg"></a></p> </td></tr> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center" class="tr-caption"> <p>El doctor John Kim, con el reloj atómico de rubidio. </p> <p>Foto: ONR</p></td></tr></tbody></table> <p><br></p> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>(NC&T) Nuestro reloj de cocina, o el de pulsera, no tienen ese extraordinario grado de precisión. No lo necesitamos para llegar al trabajo de forma puntual. Pero para otras aplicaciones, como la navegación de los barcos y aviones, para las comunicaciones o el guiado de un misil, la exactitud en la medición del tiempo es vital.</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>La Office of Naval Research pondrá pronto en servicio un nuevo reloj atómico de rubidio, llamado más exactamente Ultra-miniature Rubidium (Rb) Atomic Clock, que sólo ocupa 40 centímetros cúbicos de volumen y que apenas gasta 1 vatio de energía. Su peso tampoco es muy superior al de una caja de cerillas. No es el reloj atómico más preciso que existe, pero sus otras características lo hacen ideal para diversas aplicaciones.</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Como explica John Kim, de la ONR, ya existen en el mercado relojes atómicos comerciales, pero aún son demasiado grandes y pesados. Un reloj atómico de cesio, por ejemplo, ocupa unos 4.800 centímetros cúbicos (la mitad de una mochila grande) y consume unos 50 vatios de energía.</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>La empresa Kernco ganó el contrato en noviembre de 2000 para producir y fabricar el Ultra-miniature Rb Atomic Clock. En octubre, la primera unidad de pruebas será entregada a la ONR para que se efectúen los correspondientes ensayos. Su pequeño tamaño aportará flexibilidad a los diseños de numerosos sistemas, especialmente en los aviones, que se beneficiarán también de su escaso peso y consumo.</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>El nuevo reloj es totalmente óptico. Utiliza una fuente de luz láser derivada de un avance tecnológico llamado Vertical Cavity Surface Emitting Laser (VCSEL), desarrollado para las necesidades de la industria de las comunicaciones por fibra óptica, que requiere láseres extremadamente compactos.</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Pero la carrera no se detiene aquí. Kernco ya está trabajando en otro reloj atómico para la ONR que ocupará sólo 10 centímetros cúbicos, y otras agencias piensan ir todavía más allá.</p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Wilmer J Sánchez V-19358601</p> <p>CAF - Parcial 3</p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>link <a href="http://www.ahorausa.com/CyT090903RelojAtomBol.htm">http://www.ahorausa.com/CyT090903RelojAtomBol.htm</a></p></div> Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-684120552459194137.post-54095432441674762392011-04-10T22:10:00.001-04:302011-04-10T22:10:45.409-04:30SOLDAR, CORTAR, GRABAR – LA TECNOLOGÍA LÁSER EN LA INDUSTRIA TRANSFORMADORA DEL PLÁSTICO<div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>La K 2007 de Düsseldorf presentará del 24 al 31 de octubre de este año una panorámica completa de las infinitas posibilidades que la tecnología láser ofrece a la industria transformadora del plástico.</p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p> <p>El descubrimiento del láser ha pasado más desapercibido que el de la bombilla, el automóvil o el teléfono. Las primeras aplicaciones de haces de luz amplificados empezaban a causar furor hace apenas cincuenta años. Hoy en día, la radiación láser es un instrumento imprescindible no sólo en el mecanizado de metales, sino también en la medicina, en los sistemas de medición, datos y control y, naturalmente, en la industria transformadora del plástico. Aquí, la tecnología láser se utiliza para soldar, cortar y grabar y también para sinterizar, endurecer, acondicionar, limpiar y llevar a cabo controles de calidad.</p> <p><br></p> <p> El físico Albert Einstein (1879 – 1955) ya descubrió en el año 1917 cuando trabajaba como Profesor en la Universidad de Berlín que podían amplificarse haces de luz completamente normales, un proceso que denominó "emisión inducida o estimulada". El descubrimiento del que unos años después sería Premio Nobel quedaría, no obstante, guardado en un cajón todavía durante unos cuantos años. Tuvo que pasar medio siglo para que en 1968 salieran al mercado los primeros láser CO2, que permitían por primera vez la explotación industrial y comercial de la estimulación de haces de luz. Algunos años antes, en 1960, el físico estadounidense Theodore Harold Maiman había conseguido presentar el primer láser que funcionaba. Él fue quien bautizó el invento con el nombre de "láser" (del inglés Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, amplificación de la luz mediante emisión estimulada de radiación), el término con el que todavía se le conoce hoy. Maiman, nacido en 1928, construyó un láser de rubí bombeado por una lámpara de flash y explicó su emocionante experiencia con el láser en el libro "The Laser Odyssey". Actualmente vive en Vancouver, en la costa oeste de Canadá.</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><strong>Los primeros años del láser</strong></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p> <p>Inmediatamente después de que Theodore H. Maiman consiguiera construir un amplificador de luz de este tipo en la región del espectro visible, se inició una carrera desenfrenada y, a menudo, tempestuosa para situarse a la cabeza del desarrollo del láser. A mediados de los sesenta apareció la primera generación de láser sólidos pulsados para el mecanizado de materiales. Los primeros láser probados en laboratorio habían demostrado que con el rayo láser podían perforarse sin problemas hojas de afeitar. Éstas habían sido concebidas en un principio como dispositivos protectores del rayo, pero la casualidad hizo que acabaran demostrando las enormes posibilidades del láser en el mecanizado de materiales. A partir de ese momento, los haces de luz amplificados y estimulados en un medio activo se convirtieron en un instrumento imprescindible en el sector.</p> <p><br></p> <p>Hoy en día, el láser es un instrumento universal que se utiliza en múltiples ámbitos de nuestra vida cotidiana. Los distintos láser de estado sólido no sólo se utilizan a nivel industrial para cortar, soldar, marcar, doblar o perforar materiales, sino también en el ámbito doméstico para transmitir datos, reproducir CD o DVD o para imprimir fotografías en una impresora láser, por ejemplo. En la medicina general, el láser se utiliza principalmente para realizar diagnósticos, por ejemplo para medir la circulación y el flujo sanguíneo. En oftalmología, el láser permite corregir la miopía y la hipermetropía y tratar un desprendimiento de retina posterior, entre otras patologías. En cirugía, el láser se utiliza principalmente para realizar endoscopias y como bisturí. También es extremadamente eficaz para eliminar varices, manchas hepáticas o tatuajes, por ejemplo, para lo cual suelen utilizarse los láser de pulso ultracorto, que permiten destruir y eliminar pigmento subcutáneo.</p> <p><br></p> <p>La medicina no es sin embargo el único ámbito en el que el láser puede desplegar todas sus cualidades. Los rayos láser nos permiten medir la tierra de forma exacta, detectar desplazamientos tectónicos y advertir de la formación de un tsunami, por ejemplo. En la construcción de túneles, el láser permite avanzar en línea recta bajo tierra, y en el supermercado los lectores láser de códigos de barras posibilitan una rápida contabilización de la compra. La policía, por su parte, también utiliza pistolas láser como radar para controlar la velocidad de los conductores.</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><strong>El láser como instrumento</strong></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p> <p>El láser se ha consolidado desde hace muchos años como un instrumento esencial también en la industria transformadora del plástico. Al igual que en la industria metalúrgica, el láser se utilizaba al principio básicamente para cortar, a menudo combinado con el corte por chorro de agua tan en boga en aquel momento. Cada vez más, sin embargo, el láser se utiliza para unir plásticos, aunque todavía existen en este ámbito ciertas limitaciones en cuanto al material y al método de soldadura.</p> </div> <p> </p> <table style="TEXT-ALIGN: right; FLOAT: right; MARGIN-LEFT: 1em" class="tr-caption-container" cellspacing="0" cellpadding="0"> <tbody> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center"> <p><a style="MARGIN-BOTTOM: 1em; MARGIN-LEFT: auto; CLEAR: right; MARGIN-RIGHT: auto; cssfloat: right" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgjPQE2dAgK2fNCE2S7T9LfsIqTdCWBKjtFg_oxbFtPqNvct50OoLrsc93_KxITerZ8npDRpwQUUETAe-_OZhvypdfraZn2ZerMoGgNFJlbj8VrNZLQ9iKy7EEmEqYecR-yYsmNMh3kOig/s1600/883b.jpg"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgjPQE2dAgK2fNCE2S7T9LfsIqTdCWBKjtFg_oxbFtPqNvct50OoLrsc93_KxITerZ8npDRpwQUUETAe-_OZhvypdfraZn2ZerMoGgNFJlbj8VrNZLQ9iKy7EEmEqYecR-yYsmNMh3kOig/s320/883b.jpg" width="320" height="214"></a></p> </td></tr> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center" class="tr-caption"> <p>Fotografía: Importante avance en un </p> <p>campo todavía joven: láser de diodos de</p> <p> última generación (foto de Jenoptik). </p></td></tr></tbody></table> <p><br></p> <p>En la realización rápida de prototipos (RP), por el contrario, el láser es un instrumento absolutamente imprescindible. Con el rayo láser se funde el material y se construye el prototipo, creando los primeros moldes provisionales que también pueden servir para fabricar piezas en pequeñas series. El láser permite marcar y estampar piezas de plástico, grabar rodillos de imprenta y realizar controles de calidad de piezas moldeadas, piezas que posteriormente se trasladan al almacén por medio de un sistema de transporte automático guiado, naturalmente, por láser.</p> <p><br></p> <p>En marzo de 2004, un artículo publicado en la revista alemana especializada "Kunstoff Magazin" hacía referencia a otros nichos del mercado de los polímeros en los que también se había asentado el láser. El artículo se refería, entre otros, al ámbito de los controles de calidad y de producción y para ilustrarlo describía un revolucionario sistema de medición de la empresa alemana Elovis, capaz de obtener mediciones extremadamente exactas de materiales difíciles de medir. El sistema utiliza la tecnología láser para medir la velocidad y la longitud de tiras continuas de material textil tejido y no tejido, plástico, papel y también metal. La utilización de rayos láser permite realizar una medición exacta independientemente del material y sin necesidad de calibrado. </p> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p> <p>La aplicación de la técnica láser para el grabado y marcado de piezas moldeadas de distintas formas y materiales ofrece también múltiples posibilidades. El láser permite grabar en el objeto texto, cifras, logotipos o códigos con una precisión de milésimas de milímetro, lo cual en el ámbito de la logística posibilita la identificación y trazabilidad de componentes individuales o incluso de lotes enteros. La empresa Rofin Sinar Laser GmbH, que ofrece según sus propios datos una amplia gama de dispositivos de grabado láser y sistemas completos de marcado, se ha centrado en el aprovechamiento de las ventajas que ofrece el láser en este ámbito, entre otras rapidez y precisión, elevada flexibilidad en cuanto a tamaños de lote y establecimiento de un proceso sin esfuerzo y sin contacto.</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><strong>Del láser de rubí al láser de diodo</strong></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p> <p>El láser de rubí desarrollado por Maiman, un láser de estado sólido, constituyó el pistoletazo de salida para la exitosa carrera del láser. Al láser de Maiman le siguieron los láser de gas, los láser semiconductores y, finalmente, los láser de diodo. El corazón de cualquier láser es el medio activo, que recibe energía, generalmente energía luminosa, de una fuente de luz intensa, lo que se denomina bombeo óptico. Los átomos del medio activo emiten esta energía en forma de luz coherente, es decir, ondas luminosas que están en fase tanto en el tiempo como en el espacio. Dos espejos se encargan de reflejar la luz varias veces en la cavidad óptica antes de que salga proyectada en forma de rayo láser de uno de los espejos, parcialmente reflectante, para ser utilizada de distintas maneras.</p> </div> <p> </p> <table style="TEXT-ALIGN: left; FLOAT: left; MARGIN-RIGHT: 1em" class="tr-caption-container" cellspacing="0" cellpadding="0"> <tbody> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center"> <p><a style="MARGIN-BOTTOM: 1em; MARGIN-LEFT: auto; CLEAR: left; MARGIN-RIGHT: auto; cssfloat: left" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjuiwsn-PEIVwwOxyN0UrW7EZcF55K46k9oGWldf91quyinnGeC2UjRmPf2d-2UNukG5mFADYRWu-gzsCuDUmVBxkJKREfmGViXoVBZcnIECr_lBl3hvg6XuwTZk36cF_PQbuNnYPAAi_0/s1600/883c.jpg"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjuiwsn-PEIVwwOxyN0UrW7EZcF55K46k9oGWldf91quyinnGeC2UjRmPf2d-2UNukG5mFADYRWu-gzsCuDUmVBxkJKREfmGViXoVBZcnIECr_lBl3hvg6XuwTZk36cF_PQbuNnYPAAi_0/s320/883c.jpg" width="320" height="240"></a></p> </td></tr> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center" class="tr-caption"> <p>Fotografía: Globo-Welding para </p> <p>la soldadura láser tridimensional</p> <p> de componentes plásticos</p> <p> (foto de Leister).</p></td></tr></tbody></table> <p> </p> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>En el caso del láser de dióxido de carbono (CO2), ampliamente utilizado todavía hoy, el medio activo se genera a partir de una descarga en efluvio en una mezcla de helio, nitrógeno y carbono. El láser de Nd:YAG, también muy común, responde a otro principio de funcionamiento: en este láser de estado sólido de primera generación, el medio activo consiste en una barra cristalina compuesta por los elementos químicos itrio, aluminio y granate (YAG) y dopada con neodimio. A finales de los años ochenta del siglo pasado, la tecnología de semiconductores permitió finalmente construir y comercializar sistemas de láser de diodos altamente activos y con una vida útil cada vez más larga. Con una potencia relativamente reducida, este tipo de láser presenta un enorme potencial, que se pone especialmente de manifiesto en los reproductores de CD y DVD y también en la soldadura por láser de plásticos.</p> <p><br></p> <p>Aunque esta última aplicación del láser todavía está en una fase incipiente, su futuro como técnica de unión alternativa para soldar piezas de materiales polímeros es muy prometedor. La empresa alemana Jenoptik es una de las pioneras en este extenso campo. Desde muy temprano, Jenoptik destinó importantes recursos a la investigación y al perfeccionamiento de la soldadura por láser, un método que ha conseguido hacerse un hueco como alternativa a las técnicas de unión térmicas y mecánicas así como al remachado y encolado. Esta técnica presenta, no obstante, una limitación importante: como mínimo uno de los materiales a unir debe absorber bien la luz láser con su longitud de onda específica. Por lo demás, el método ofrece numerosas ventajas: el aporte energético se realiza sin contacto y sin forzar el material, lo que permite soldar piezas delicadas de elevada sensibilidad mecánica. El aporte térmico está perfectamente definido, tanto en temperatura como en geometría, y durante el proceso de soldadura en sí no se producen ni abrasión ni escapes de material fundido en el cordón.</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><strong>El reto: aumentar la calidad del rayo</strong></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p> <p>En opinión de la empresa suiza Leister, fabricante de equipos de soldadura para la industria del plástico, actualmente existen dos tendencias principales de desarrollo en el ámbito de la soldadura por láser. Por una parte, en la investigación relacionada con los polímeros, la tendencia apunta hacia la modificación de los materiales y el desarrollo de aditivos especiales que se añaden a las materias primas para mejorar su comportamiento ante la soldadura láser y permitir así una mayor flexibilidad en la unión de piezas de plástico. Por otra parte, los transformadores y fabricantes de equipos se centran en la optimización de las técnicas de unión existentes o incluso en el desarrollo de técnicas completamente nuevas. </p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><a style="MARGIN-BOTTOM: 1em; FLOAT: right; MARGIN-LEFT: 1em; CLEAR: right; cssfloat: right" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhtSffW4klHT0gXWyHw5YV1XuGSDHwwuarqEG-8DjfZfwteNQQrJ3xhKsi33GvnGxvwyL9hVxy0NrnnKXuAEoaPOYZuqm1AFZWHo7-oSR8dO0OGs6vMlypl8MOHzMs6PhwKtEweTPuAJxU/s1600/883de.jpg"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhtSffW4klHT0gXWyHw5YV1XuGSDHwwuarqEG-8DjfZfwteNQQrJ3xhKsi33GvnGxvwyL9hVxy0NrnnKXuAEoaPOYZuqm1AFZWHo7-oSR8dO0OGs6vMlypl8MOHzMs6PhwKtEweTPuAJxU/s320/883de.jpg" width="320" height="282"></a></p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Según representantes de la empresa alemana Optotools, el hecho de que la soldadura por láser aún no haya podido posicionarse con más vigor en el mercado se debe fundamentalmente a la calidad todavía insuficiente del rayo de los módulos láser disponibles. La firma apuesta por un láser de diodos con acoplamiento de fases de última generación para solucionar este problema. De este láser de nuevo desarrollo destacan sobre todo la construcción modular y los buenos resultados obtenidos con la radiación que genera, por lo que podría instalarse también en los llamados "galvo-scanner". En esta combinación, los nuevos módulos posibilitarían un proceso de unión prácticamente simultáneo, idóneo para la soldadura láser. Según Optotools, el aumento del número de ciclos resultante mejora sustancialmente la productividad del sistema. Una afirmación que corrobora el hecho de que la división de soldadura de plásticos de la empresa alemana LPKF Laser und Electronics AG apueste por los módulos láser de Optotool.</p> <p><br></p> <p>En LPKF hace ya tiempo que se valoran las ventajas de este nuevo método de unión —más económico y, sobre todo, más respetuoso con el material— como alternativa a la soldadura por ultrasonidos y al encolado. Esta empresa afirma que la soldadura por láser es limpia, permite un buen control del aporte energético y los esfuerzos mecánicos a los que se someten las piezas son muy reducidos. Desde LPKF explican que el láser despliega todas sus cualidades especialmente en la soldadura de material delicado, como son los componentes electrónicos o los elementos sensibles utilizados en la tecnología médica, puesto que reduce sustancialmente la producción de piezas no conformes.</p> <p><br></p> <p><strong>Texturar y perforar</strong></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p> <p>Por si todo esto fuera poco, el láser también ha demostrado sus indudables cualidades en otros ámbitos de la industria transformadora del plástico, como por ejemplo en la tecnología de microsistemas. Arnold Gillner, desde 1994 director de departamento en el Instituto Fraunhofer para tecnologías láser de Aachen, explica que el texturado de superficies de materiales plásticos por láser ha demostrado su eficacia como complemento a los métodos convencionales. El texturado por láser resulta especialmente idóneo en piezas de geometría pequeña que además requieren una máxima protección de los elementos sensibles. En un artículo para la revista especializada alemana "Kunststoffe" (nº 6/2005), Gillner sostiene que "con nuevas fuentes de radiación y materiales diseñados a medida del proceso, los límites del mecanizado pueden ampliarse hasta el ámbito nanométrico".</p> <p><br></p> <p>Otro ejemplo más es el centro de mecanizado "Votan A" de la empresa Jenoptik, que aprovecha la fuerza del láser por partida doble. Por una parte, la máquina realiza en el tablero de instrumentos de un coche los puntos de rotura controlada para el airbag del acompañante y, por otra, recorta el contorno y los márgenes de toda la pieza. La zona de rotura controlada se forma grabando con el láser una hilera de microperforaciones con una geometría determinada en la cara posterior del tablero, conservando al mismo tiempo el aspecto intacto de la cara vista. Jenoptik destaca que los dos módulos láser integrados en el centro de mecanizado trabajan principalmente como unidades independientes, aunque existe la posibilidad de utilizar una fuente láser de CO2 común para fabricar pequeñas series y reducir costes.</p> <p><br></p> <p>Además, la tecnología láser se utiliza para la eliminación de restos de material en moldes y herramientas de empresas transformadoras, así como para preparar las superficies de diversos materiales para su posterior estampación o encolado. También aquí se ponen de manifiesto las ventajas de la técnica láser: tratamiento de las piezas parcial y sin contacto, facilidad de integración de las operaciones necesarias en la continuidad del proceso de producción y un impacto medioambiental prácticamente nulo. Estos son precisamente los puntos fuertes que permitirán al láser conquistar cada vez más terreno y convertirse en un instrumento imprescindible en la transformación y el mecanizado de plásticos. Convénzase usted mismo en la K 2007 de Düsseldorf que se celebrará a finales de octubre de este año</p> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p><br></p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>Wilmer J Sánchez V-19358601</p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>CAF - Parcial 3</p></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"> <p>link <a href="http://www.envapack.com/883/">http://www.envapack.com/883/</a></p></div> Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-684120552459194137.post-67228581468161576582010-11-27T23:14:00.001-04:302010-11-27T23:14:15.509-04:30Energy Savings Using Series Drive in LED and Laser Diode Burn-in and Stress Systems<div class="post-header"> <div class="post-header-line-1"></div></div> <div class="post-body entry-content"><strong>Overview</strong><br><br>High volume LED (Light Emitting Diode) and Laser Diode applications often employ a parallel circuit configuration in which each device is powered individually using a simple linear regulator and a common low voltage bulk power source. For low power devices where current drive requirements are simple enough to be met with a resistor or monolithic regulator IC, this method is sufficient. <br> <br> <table style="TEXT-ALIGN: left; FLOAT: left; MARGIN-RIGHT: 1em" class="tr-caption-container" cellspacing="0" cellpadding="0"> <tbody> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center"><a style="MARGIN-BOTTOM: 1em; MARGIN-LEFT: auto; CLEAR: left; MARGIN-RIGHT: auto; cssfloat: left" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhVEPPAgai5XMzORzsbHTOJ6kkVVV-_O4-v3QYp9vD1S725jbfOd0P_det2i2inFexe_JSFCpVRmXPruYAEvsoCIMudQ-pbi3Y0EFtrbIOEIInC6aajPmE8Hoflzgw4DQlKroEZUp4McH0/s1600/F1.bmp"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhVEPPAgai5XMzORzsbHTOJ6kkVVV-_O4-v3QYp9vD1S725jbfOd0P_det2i2inFexe_JSFCpVRmXPruYAEvsoCIMudQ-pbi3Y0EFtrbIOEIInC6aajPmE8Hoflzgw4DQlKroEZUp4McH0/s400/F1.bmp" width="400" height="319"></a></td> </tr> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center" class="tr-caption">Figure 1: Series Mounted LEDs Undergoing Stress Screening</td></tr></tbody></table><br>Considering higher power devices, the parallel drive scheme suffers from high losses in the regulators and other system components resulting in high costs. To reduce energy costs, devices can be arranged in a series circuit and driven with a single high compliance voltage regulator. This arrangement is much more efficient and leads to higher reliability. When properly implemented, series drive systems reduce electricity usage by over 60%. Series systems also allow for sophisticated drive and control, thus providing the ability to meet the complex specifications and test recipes for today and in the future. This white paper describes the benefits and energy savings when using the series method for high power LED and laser diode burn-in and stress test <br> <br><strong>Background</strong><br><br>In a typical LED environmental stress screening or burn-in system, large numbers of LEDs are powered under room temperature or elevated operating temperature conditions (see Figure 1). The LEDs may be operated in one of many modes:<br> <br>• Constant current mode such as that used in automobile headlamps;<br>• Pulsed mode meeting the needs of applications where flashing is important;<br>• Proprietary recipe where specific operating conditions must be validated.<br> <br>The drive current is often elevated beyond the device's normal operating current. Current regulation is important as is thermal control. Usually these applications employ temperature chambers or thermal platforms to regulate the LED temperature. Heat removal is a big issue, especially with high power LEDs, as each device dissipates 1W or more. In large-scale operations, tens of kilowatts of power are consumed by hundreds of devices. Adding to this power dissipation is the power overhead, which consists of losses in the drive circuitry and the power needed for air conditioning and thermal control systems. This power overhead often exceeds the power driven to the devices themselves.<br> <br><strong>Parallel Drive System Requires High Current Supplies and Wiring</strong><br><br>Using a parallel drive scheme, each LED is powered from a separate current regulator. At low currents a simple resistor can be used to regulate current. At higher powers a linear regulator is often used to provide a more accurate current. Each regulator is fed from a common bulk power source. Since the regulators are all in parallel, the total current draw from the bulk source is the sum of all the regulator currents. Figure 2 shows a typical design for a single 40 LED load board; note the current draw from the bulk power supply is 40 x If. In a typical LED burn-in system with ten 40 device load boards and with each device running at 1A current, the bulk power supply would need to supply 400A to the regulators. At 2A, 800A would be required.<br> <br><br> <table style="TEXT-ALIGN: center; MARGIN-LEFT: auto; MARGIN-RIGHT: auto" class="tr-caption-container" cellspacing="0" cellpadding="0" align="center"> <tbody> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center"><a style="MARGIN-LEFT: auto; MARGIN-RIGHT: auto" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgdoOrvV5IKczhf06EKaw96h1iDX0DKnSoeEVLfobGKWS2zh7pV4pbF9M_3NPXo-Ebmp5EEffVgSy5IxHQ8ilWjk7wRlGZUF-QdGRhj4itkvp3BHkQhQs0E074Q4tbOEtmquvGj1lF54Kg/s1600/F2.bmp"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgdoOrvV5IKczhf06EKaw96h1iDX0DKnSoeEVLfobGKWS2zh7pV4pbF9M_3NPXo-Ebmp5EEffVgSy5IxHQ8ilWjk7wRlGZUF-QdGRhj4itkvp3BHkQhQs0E074Q4tbOEtmquvGj1lF54Kg/s400/F2.bmp" width="378" height="400"></a></td> </tr> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center" class="tr-caption"><b><span style="FONT-FAMILY: Arial; FONT-SIZE: x-small"><span style="FONT-FAMILY: Arial; FONT-SIZE: x-small">Figure 2: Parallel LED Drive Requires High Current</span></span></b></td> </tr></tbody></table><br><strong>Losses in Parallel Drive System</strong><br><br>There are three main power losses in a parallel drive system: 1) losses in the linear current regulators, 2) losses in the cabling to the regulators, and 3) losses in the bulk power supply. <br> <br><em>Regulator Losses Increase with Each Device Added to Parallel Drive System</em><br>Current regulators maintain a constant current by regulating a fixed input voltage to the output voltage that will result in the desired current through the LED. Linear regulators do this by dissipating some power as heat; switching regulators convert the power to a lower voltage. In both cases, the regulator requires a few volts of voltage differential between the input and output to operate properly. For the LM317 operating at 1A, this differential is about 4V. Thus the losses in the regulator are 4V x 1A = 4W. Since there is one regulator per LED, this loss is multiplied by the number of LEDs in the system. For a 400 LED system, this loss is 1600W. <br> <br><em>Cable Losses May Exceed Hundreds of Watts</em><br>In the parallel system, the large number of regulators can be located near the LEDs, or they can be placed in external racks. Either way, cabling must connect the bulk power to the regulators. This cabling carries high currents and thus is subject to power loss that goes up with the square of the current. To some extent this can be combated with larger cable, but for high currents, cables become impractical and custom bus bars must be used. For a typical 400A system, these losses can easily be a few hundred watts.<br> <br><em>Bulk Power Supply Losses Are Approximately 20% </em><br>The bulk power supply converts AC power to the DC voltage necessary to power the regulator banks. Low voltage power supplies in this class typically have losses of about 20% -- 2400W for the 1200A, 10V supply needed in this example.<br> <br><strong>Series Drive is Efficient</strong><br><br>In a series drive system, the LEDs are arranged in a series circuit, and the entire circuit is powered from a single current regulator, usually a switching current regulator. In series drive, the same current<br> flows through each LED, and the current into the regulator is roughly equal to this current.<br>Since the LEDs are in series, the regulator supplies current at a voltage equal to n x Vf, where n is the number of LEDs in the series string. For a typical 40 LED circuit, like the one shown in Figure 3 with 3.75V average Vf, the regulator would need to supply current at 40 x 3.75V or 150V. In practice the regulator would be sized to handle the worstcase forward voltage of 40 x 4.5V or 180V.<br> <br>In a series system, while the overall power delivered to the LEDs is the same as that in the parallel system, this power is delivered at a higher voltage and a lower current than in the parallel approach. This higher voltage distribution provides several benefits. These benefits are similar to those discovered by designers of the first electrical power distribution systems – systems that have uniformly evolved to high voltage, low current distribution.<br> <br><br> <table style="TEXT-ALIGN: center; MARGIN-LEFT: auto; MARGIN-RIGHT: auto" class="tr-caption-container" cellspacing="0" cellpadding="0" align="center"> <tbody> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center"><a style="MARGIN-LEFT: auto; MARGIN-RIGHT: auto" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEioWh-twUvSYDxLl1qqYGSgZZODBq3C2shJASnxfCyzGM6XWZr2NTDXKse04qAaVkmESDaBq-3SD1fpaCT3GljWgPfBjyCXXi4a2T-2gGtKzgqdzsMl6QZDVaZfh-5xS8ttHEH1TG_hA1A/s1600/F3.bmp"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEioWh-twUvSYDxLl1qqYGSgZZODBq3C2shJASnxfCyzGM6XWZr2NTDXKse04qAaVkmESDaBq-3SD1fpaCT3GljWgPfBjyCXXi4a2T-2gGtKzgqdzsMl6QZDVaZfh-5xS8ttHEH1TG_hA1A/s400/F3.bmp" width="394" height="400"></a></td> </tr> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center" class="tr-caption"><b><span style="FONT-FAMILY: Arial; FONT-SIZE: x-small"><span style="FONT-FAMILY: Arial; FONT-SIZE: x-small">Figure 3: Efficient Series LED Drive System</span></span></b></td> </tr></tbody></table><strong>Minimal Losses Occur in Series Drive System</strong><br><br>Losses in the series drive system are much lower than those of the parallel drive system.<br><br><em>Switching Current Regulator Operates with Conversion Efficiency of 90%</em><br> The switching current regulator used in the series drive system operates with a conversion efficiency of roughly 90%. For a 400 LED system operating at 1A with 3.75V average Vf LEDs, power losses in the current regulators are roughly 10% x 1A x 3.75V x 400 = 150W, which is roughly one tenth the losses of parallel regulators.<br> <br><em>Cable Losses Are Negligible</em>In the example 400 LED system with series drive, the bulk power supply needs to deliver 188V at 26A. Thus, there is no need for high current cabling, and cable losses are negligible.<br> <br><em>High Voltage Bulk Power Supplies Operate at Twice the Efficiency of Low Voltage Supplies</em>Higher voltage bulk power supplies are much more efficient than equivalent low voltage supplies. To drive 400 LEDs in ten series strings, a 26A supply is required. This supply would have losses of roughly 10% or 495W – less than one fourth that of the equivalent low current supply.<br> <br><em>Higher Voltage DUTs Can Be Supported</em><br>Since the regulator has high voltage capability, series drive can easily support newer high voltage DUT.<br><br><strong>Series Drive – 62% Less Expensive To Operate</strong><br> <strong></strong><br>Annual and lifetime operating costs in US dollars for the two drive schemes are compared in the tables below. For these calculations, a $0.1 per kWh electricity cost was used. The energy required to remove heat was estimated.<br> <br> <div style="TEXT-ALIGN: center; CLEAR: both" class="separator"><a style="MARGIN-LEFT: 1em; MARGIN-RIGHT: 1em" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiEaaNA0F8vpm7sWBuxRyTHiD4fbbMYrzyApIuP117xt-l3dhy-vRVVUbXrM0nji48vfZWmB3WlKmWUEpXfLvqTXIyNcI0KZaOl5Q_t7A8vcvOgh4yXRAV6vgnwGhn39mFYR4_WWKpJ-YI/s1600/T1.bmp"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiEaaNA0F8vpm7sWBuxRyTHiD4fbbMYrzyApIuP117xt-l3dhy-vRVVUbXrM0nji48vfZWmB3WlKmWUEpXfLvqTXIyNcI0KZaOl5Q_t7A8vcvOgh4yXRAV6vgnwGhn39mFYR4_WWKpJ-YI/s640/T1.bmp" width="640" height="558"></a></div> <br>As the tables show, the operating costs for series drive are 62% less than the costs of parallel drive when operating at 1A.<br><br><strong>Other Considerations</strong><br><strong></strong><br>In addition to electricity costs, there are other factors to consider when choosing between parallel and series drive.<br> <br><em>LED Failures Must Be Handled</em><br>Series drive places multiple LEDs in the same circuit. When an LED in the series circuit fails, it can impact the others in the same circuit. There are two main LED failure modes that must be handled: short and open.<br> <br>When an LED fails short, its Vf drops to near zero and the total string Vf is reduced. This sudden change can cause the current in the series circuit to spike up unless the regulator is designed to handle this. Vektrex's SpikeSafe current sources have built-in protection to prevent excess current. When LEDs fail in an open circuit condition, current flow stops in the circuit. For series systems this would mean that all of the LEDs in that circuit stopped operating--an undesirable result. To combat this, failed LEDs can be bypassed, either manually or with an automatic shunting circuit. For example, Vektrex's Shunt/Expander modules automatically sense an LED open failure and shunt current around the failed device.<br> <br><em>Series Drive Simplifies System Wiring</em>Parallel drive systems require fairly elaborate power distribution schemes. Fusing must be provided at various levels to ensure safety, and often there are many high current connection points in a system. This design tends to increase the number of connections in the system and decrease its reliability. Series drive has fewer, lower current connection points and is more reliable and easier to maintain.<br> <br><em>Series Drive is More Accurate</em>Current accuracy in the parallel drive system depends on the accuracy of the regulator IC and a power resistor. Typically these are in the range of 2-5%. For series drive, more expensive accurate components can be used. Typical accuracy for these components is in the range of 0.2-0.5%, roughly 10X better. It is also much easier to verify and calibrate a few series regulators rather than a few hundred parallel regulators.<br> <br><em>Series Drive Enables More Sophisticated Current Control</em>Parallel drive systems typically provide current adjustment by replacing fixed resistors. This scheme is time consuming and limited by gradations in standard resistor values. With series drive, a more sophisticated current regulator can be employed that allows for computer control of the current set point, current and voltage readback, and even pulsed current operation.<br> <br><strong>Summary</strong><br><br>Series topology allows more efficient burn-in and stress systems to be constructed that use far less power. In addition, series drive simplifies system wiring and reduces cable losses. Together these savings dramatically reduce electricity consumption – a key consideration for system designers in today's energy conscious world. Series drive also enables more accurate, precise current control. Finally, it simplifies system design reducing operating and maintenance costs.<br> <br>Wilmer J. Sánchez<br>V-19358601<br>Seccion 1<br>Fuente:<a href="http://www.vektrex.com/Support/kb/Vektrex%20AN112507%20Energy%20Savings%20Using%20Series%20Driver%20in%20LED%20and%20Laser%20Diode%20Burn-in%20and%20Stress%20Systems.pdf"><font color="#b87209">http://www.vektrex.com/Support/kb/Vektrex%20AN112507%20Energy%20Savings%20Using%20Series%20Driver%20in%20LED%20and%20Laser%20Diode%20Burn-in%20and%20Stress%20Systems.pdf</font></a> </div> Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-684120552459194137.post-29563618772583425512010-11-27T23:13:00.001-04:302010-11-27T23:13:20.822-04:30Pulse testing 980-nm pump laser diodes in optical fiber amplifiers<div class="post-header"> <div class="post-header-line-1"></div></div> <div class="post-body entry-content"> <div style="TEXT-ALIGN: center; CLEAR: both" class="separator"><a style="MARGIN-BOTTOM: 1em; FLOAT: right; MARGIN-LEFT: 1em; CLEAR: right; cssfloat: right" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhQ3BhskhtDKI8NyDttxwEvBZjnSjrEacWnMKt2Rh0myDWt3-0Q4ZwRLCLGJJvIi2wqJ24jtYpUrT_LtMk4bcATM6MNDJiRQv-VS_Z9eisBFPmxFslASQCZOsSwoAMhEOusHj8Znhyphenhyphen62nE/s1600/F3.bmp"></a></div> Optical-fiber amplifiers help solve the bandwidth and attenuation problems of long-haul fiber links. Current research on erbium-doped fiber amplifiers which were first unveiled in 1987 promises improved reliability at lower cost, paving the way for economical broadband integrated services needed for the growing demand for communications services such as video-on-demand, home banking, teleconferencing, etc.<br> <br>An essential accessory of the fiber amplifier is a pump source. This provides the energy for the amplifier itself which consists of several meters of glass-fiber whose core is doped with erbium. The erbium atoms are pumped through their absorption bands at 980 or 1480 nm,imparting energy to the incoming optical signal.<br> <br>At the European Conference on Optical Communications, it was suggested there could be a trend away from the more established 1480 nm semiconductor laser pumps in favor of 980 nm ones because of higher efficiency and lower noise. Some types are also less sensitive to temperature,<br> eliminating the need for costly external cooling and show a reliability that could be as good or better than the 1480 nm lasers. <br><br>To gain better understanding of laser-diode pumps, Norwegian Telecom's Research Institute at Kjeller near Oslo fabricates and tests semiconductor lasers. Measurements are made under pulsed<br> conditions so that the lasers can be tested unmounted and without any heatsinking.<br><br>A low duty cycle assures negligible warming so that the device is neither damaged nor do its properties change. This way, individual diodes can be evaluated while they are still on the wafer.<br> <br><br> <table style="TEXT-ALIGN: center; MARGIN-LEFT: auto; MARGIN-RIGHT: auto" class="tr-caption-container" cellspacing="0" cellpadding="0" align="center"> <tbody> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center"><a style="MARGIN-LEFT: auto; MARGIN-RIGHT: auto" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhSv6pz1qeLgBRvgUraoXikmVRSiPek-JTY_aicup_kYLwV4vUPYvHmL4ZRUCQRpNL31tpoAD4VTGTZ0M61FwdiMqEZrO22ttoO35tUSHyq7HRjxkI1p-Xiyg7cRHwWmRO4S27VatX_QWM/s1600/F1.bmp"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhSv6pz1qeLgBRvgUraoXikmVRSiPek-JTY_aicup_kYLwV4vUPYvHmL4ZRUCQRpNL31tpoAD4VTGTZ0M61FwdiMqEZrO22ttoO35tUSHyq7HRjxkI1p-Xiyg7cRHwWmRO4S27VatX_QWM/s400/F1.bmp" width="400" height="220"></a></td> </tr> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center" class="tr-caption">Figure 1: Block diagram of a fiber amplifier</td></tr></tbody></table>Although the diodes are driven by a dc in the target application, pulsed measurements are an accepted standard method of characterization. The measurements are performed using a pulse source, an oscilloscope to monitor the input current, and an optical power meter (see Figure 2).<br> <br>The instruments are computer-contolled via GPIB. As also indicated in Figure 3, separate probes are used for supplying current and monitoring voltage of a particular laser on the bar.<br><br><br> <table style="TEXT-ALIGN: center; MARGIN-LEFT: auto; MARGIN-RIGHT: auto" class="tr-caption-container" cellspacing="0" cellpadding="0" align="center"> <tbody> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center"><a style="MARGIN-LEFT: auto; MARGIN-RIGHT: auto" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEijJZNIjRJXcMMOVd8AABeb3GgMvjjcnhWSaNasMmSxJ5qaxwvbGdy9ri4K-vMoSfVWMngZstSlIz45HKoV6_9xOX8pfZhdS3ednNsi2aekkcFgfB_H4yPN918dWSUycDOQxV6oGypgeHs/s1600/F2.bmp"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEijJZNIjRJXcMMOVd8AABeb3GgMvjjcnhWSaNasMmSxJ5qaxwvbGdy9ri4K-vMoSfVWMngZstSlIz45HKoV6_9xOX8pfZhdS3ednNsi2aekkcFgfB_H4yPN918dWSUycDOQxV6oGypgeHs/s400/F2.bmp" width="400" height="231"></a></td> </tr> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center" class="tr-caption">Figure 2: Test setup</td></tr></tbody></table>Figures 4 and 5 show the results of two measurements performed on the same laser diode, an uncoated 980 nm ridge waveguide laser with 5 um ridge width and 600 um cavity length. The first plot in Figure 4 shows the average optical power output for a range of peak pulse currents from about 20 to 90 mA in 1 mA steps. The second plot shows the voltage across the diode for each value of current. An attenuator is necessary for the small pulse amplitudes needed by diodes with very low threshold currents. Figure 5 shows the characteristics for higher currents. The laser diode is operated at currents up to 800 mA, an extremely high value for a narrow stripe laser, but a typical condition for a broadarea laser. In this case, the current is increased in 5 mA steps. The pulse generator allows the current to be programmed directly in terms of amps or mA.<br> <br><br> <table style="TEXT-ALIGN: center; MARGIN-LEFT: auto; MARGIN-RIGHT: auto" class="tr-caption-container" cellspacing="0" cellpadding="0" align="center"> <tbody> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center"><a style="MARGIN-LEFT: auto; MARGIN-RIGHT: auto" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhQ3BhskhtDKI8NyDttxwEvBZjnSjrEacWnMKt2Rh0myDWt3-0Q4ZwRLCLGJJvIi2wqJ24jtYpUrT_LtMk4bcATM6MNDJiRQv-VS_Z9eisBFPmxFslASQCZOsSwoAMhEOusHj8Znhyphenhyphen62nE/s1600/F3.bmp"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhQ3BhskhtDKI8NyDttxwEvBZjnSjrEacWnMKt2Rh0myDWt3-0Q4ZwRLCLGJJvIi2wqJ24jtYpUrT_LtMk4bcATM6MNDJiRQv-VS_Z9eisBFPmxFslASQCZOsSwoAMhEOusHj8Znhyphenhyphen62nE/s320/F3.bmp" width="320" height="238"></a></td> </tr> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center" class="tr-caption">Figure 3: Probe details</td></tr></tbody></table><br> <table style="TEXT-ALIGN: center; MARGIN-LEFT: auto; MARGIN-RIGHT: auto" class="tr-caption-container" cellspacing="0" cellpadding="0" align="center"> <tbody> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center"><a style="MARGIN-LEFT: auto; MARGIN-RIGHT: auto" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgvjtk3ZvWmj0F99fW8erEjlv7tF7yrSDi8WOfP7KBJpE_LMn0tAKjEWZpI9sqLGpZd9uSVQe7VVN2a0MaIz5iqDKfztSYbSiYc9eC0wv0GGTd6VztHnH8tRHyUeQnX2kZ6ft-V8aZWzZo/s1600/F4.bmp"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgvjtk3ZvWmj0F99fW8erEjlv7tF7yrSDi8WOfP7KBJpE_LMn0tAKjEWZpI9sqLGpZd9uSVQe7VVN2a0MaIz5iqDKfztSYbSiYc9eC0wv0GGTd6VztHnH8tRHyUeQnX2kZ6ft-V8aZWzZo/s400/F4.bmp" width="400" height="301"></a></td> </tr> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center" class="tr-caption">Figure 4: Laser diode I/P and I/V characteristics I< 90 mA<br>a) I/P characteristic (UP - LEFT)<br>b) I/V characteristic (UP - RIGTH)<br>Figure 5: Laser diode I/P and I/V characteristics I< 800 mA<br> a) I/P characteristic (DOWN . LEFT)<br>b) I/V characteristic (DOWN - ROGTH)</td></tr></tbody></table><br>The above results are typical of measurements done regularly, in which 1 us pulses at a rate of 1 kHz<br>are often used. The form of the current pulse (Figure 6) through the diode - obtained by matching<br> the 50 ohm source resistance of the pulse generator to a load consisting of a 47 ohm resistor in series with the diode's forward resistance of about 3 ohm - is good enough for this application although it could probably be further improved by making the probe needles and the leads to the 47 ohm resistor shorter. <br> <br>Another possibility would be to use the pulse generator's offset capability so that a small forward current exists between pulses. However, the offset current is, in contrast to the pulse current, created by a voltage source. This makes it difficult to control the exact base current through the diode. <br> <br>Another reason for not using a dc bias is that at least 10 mA would be needed to obtain a resistance less than 10 ohm, and this would heat the diode. <br><br>In conclusion, the pulse technique for unmounted diodes gives consistent results with dc measurements made on heatsinked devices. This has the advantage that measurements do not have to be performed on expensive finished products. The Agilent 8114A pulse generator's clean current pulse through the laser diode is ne major contribution to this result. Another is the direct, accurate, programmability of the current.<br> <br><br> <table style="TEXT-ALIGN: center; MARGIN-LEFT: auto; MARGIN-RIGHT: auto" class="tr-caption-container" cellspacing="0" cellpadding="0" align="center"> <tbody> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center"><a style="MARGIN-LEFT: auto; MARGIN-RIGHT: auto" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiHW9YCaIMo973Ujy2PTKZDIzBdQ4Q229XhV7vGvSRbSx2wB3zMfhSw_Kfv8i8LDPdOW1ZWYp1qUDTHEGQ6VR0ps_761ViVuavI4kKlH241DQUNh_G6pQcaA05b0ODdOXyVBFhHVdjlByM/s1600/F5.bmp"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiHW9YCaIMo973Ujy2PTKZDIzBdQ4Q229XhV7vGvSRbSx2wB3zMfhSw_Kfv8i8LDPdOW1ZWYp1qUDTHEGQ6VR0ps_761ViVuavI4kKlH241DQUNh_G6pQcaA05b0ODdOXyVBFhHVdjlByM/s400/F5.bmp" width="400" height="344"></a></td> </tr> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center" class="tr-caption">Figure 6: Diode current</td></tr></tbody></table><br><br><br>Wilmer J. Sánchez<br>V-19358601<br>Seccion 1<br>Fuente: <a href="http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5963-6988E.pdf"><font color="#b87209">http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5963-6988E.pdf</font></a> </div> Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-684120552459194137.post-69093866726553259852010-11-27T23:12:00.001-04:302010-11-27T23:12:40.992-04:30Geographic trends will shift in global laser-diode market<div class="post-header"> <div class="post-header-line-1"></div></div> <div class="post-body entry-content">The worldwide laser-diode market can best be described as an oligopoly; an industry of many, controlled by a few. It consists of more than 25 companies worldwide that are competing for a pie, which Strategies Unlimited (Mountain View, CA) said in January 2005 is only about $225 million in size. These 25 companies are located throughout North America, Europe, and Asia (see figure). The controlling few are located in North America and Europe. They include (in alphabetical order) Coherent (Santa Clara, CA), Dilas Diodenlaser (Mainz, Germany), JDS Uniphase (JDSU; San Jose, CA), JenOptik Laser Diode (JOLD; Jena, Germany), and the Spectra-Physics Division of Newport (Mountain View, CA).<br> <br><br> <table style="TEXT-ALIGN: right; FLOAT: right; MARGIN-LEFT: 1em" class="tr-caption-container" cellspacing="0" cellpadding="0" align="center"> <tbody> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center"><a style="MARGIN-LEFT: auto; MARGIN-RIGHT: auto" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjy9x4N9We-udqA4uqyY-pbyKbk8qAVRZFRqM3h2X2aR6X99f5C00IAL_UZHqYTJmlfb82l3XaqEl3ZLZ9NsOhk-6j-dR47IpWuDh0zmD-_xTZ50nMpRpHkcN5dg8lOuS7LYNFpxZWXpuY/s1600/Fig.bmp"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjy9x4N9We-udqA4uqyY-pbyKbk8qAVRZFRqM3h2X2aR6X99f5C00IAL_UZHqYTJmlfb82l3XaqEl3ZLZ9NsOhk-6j-dR47IpWuDh0zmD-_xTZ50nMpRpHkcN5dg8lOuS7LYNFpxZWXpuY/s400/Fig.bmp" width="400" height="257"></a></td> </tr> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center" class="tr-caption">Major manufacturers in North America and Europe drive segmentation of the global<br>laser-diode market.</td></tr></tbody></table> <br>There seem to be several philosophical differences between manufacturers in North America and their counterparts located in Europe. These differences are in relation to supply chain, product development and technology, and global markets.<br> <br><strong>Supply chain</strong><br><br>European suppliers—primarily Dilas, JOLD, and Thales Laser Diodes (Orsay, France)—tend to focus their supply chain on what might best be described as the back end of the process, or "packaging." European suppliers, historically, tend to view vertical integration as a noncritical factor in their supply chain. In this case, they outsource the epitaxial growth process, and view the unmounted bars (with mirror-facet coatings on them) as a "commodity" that they purchase, package, and then resell.<br> <br>North American suppliers are, for the most part, "vertically integrated" and appreciate the advantages of controlling the entire supply chain, from epitaxial growth through processing and mirror-facet coating to packaging. Manufacturers in North America see epitaxial growth as a critical part of the supply chain because it allows better engineering and optimization of laser-diode structures, thus improving diode output in terms of quantum loss, efficiency, and performance. It also allows manufacturing customizability, with a host of volume opportunities demanding a variety of wavelengths, from 797 to 808 nm, 825, 880, 1470 nm, and beyond. In contrast, European suppliers tend to focus on just two wavelengths: 808 nm (used as a pump source for Nd:YAG, Nd:YVO4 lasers) and 940 nm (used as a pump source for Yb:YAG "thin disc" lasers).<br> <strong>Product development</strong><br><br>In general, North American suppliers concentrate laser-diode product development on lower-power (less than 500-W class, 1.06-μm) industrial, commercial, and scientific diode-pumped solid-state (DPSS) lasers, and product development in Europe is dedicated to and driven by the needs of the automotive industry, which purchases multikilowatt (1- to 4-kW) DPSS lasers for automobile welding.<br> <br>In North America, "ultrahigh" power and brightness is king. Manufacturers are focused on higher and higher continuous-wave (CW) output power from a 1-cm laser-diode bar rated from 80-, 100-, or even 150-W continuous wave. This was clearly seen at the Photonics West conference in January. The mean-time-between-failure (MTBF) rating demanded by end users of these industrial, commercial, and scientific DPSS lasers is on the order of 25,000 to 35,000 hours.<br> <br>Europe has a different focus. In Europe, "ultralong reliability" is considered king of the industry, and thus directs European manufacturers' product development. European suppliers tend to work with, and focus development efforts on, increased lifetime, using 50- and 60-W CW 1-cm bars. Here, the demands of the automotive industry lead suppliers to develop MTBFs of at least 50,000 hours.<br> <br><strong>Driving forces in global market segments</strong><br><br>In the 1990s, the European market matured into its current incarnation, due primarily to financial support from the German government. Dilas, JOLD, and Siemens began producing large quantities of pump laser diodes at 808 and 940 nm to supply the needs of the automotive industry, and in the U.S. the market was driven by lower-power DPSS lasers and the needs of the military, yet with only modest to no government input. In the U.S., the laser-diode market was first driven by the commercialization of the DPSS laser (795 and 808 nm) in the 1980s, then by the graphic-arts industry (825 nm) in the mid-1990s, and then by dermatology applications (laser-diode hair removal using 810-nm bars) in the late 1990s.<br> <br>The philosophy in the U.S. was focused more on innovation and enabling new markets, with laser-diode companies competing to improve epitaxial structures, to develop and produce new wavelengths and packages, and to reliably manufacture higher-power laser diodes for an existing wavelength. The idea was that new technology would drive new applications and create new markets while exploiting existing ones. If the new laser-diode options were available, industry would find uses for them. And they did. Diodes were produced as pumps for DPSS lasers, which are, today, for all intents and purposes ubiquitous in the via-hole-drilling market, as well as in the DPSS marking and engraving industry. Other wavelengths were used by OEM applications for scientific, industrial materials processing, and therapeutic and diagnostic medical equipment.<br> <br>The philosophy in Europe was to develop low-thermal-impedance packages that would become the foundation for ultrareliable laser-diode performance. The end goal was to produce reliable laser diodes for use in industrial automotive applications, such as a pump source for a multikilowatt DPSS laser or as a thermal source for direct diode welding and joining of aluminum and plastics.<br> <br><strong>Coming together</strong><br><br>Interestingly, we anticipate that current trends in the market will actually flip. Europe will begin to focus on higher-power 1-cm bars, while still desiring a few select wavelengths and remaining dedicated to a few key industrial applications. In North America, the attention and focus will shift to laser-diode heatsink and packaging—striving for MTBFs greater than 80,000 hours across a wide range of wavelength offerings. Perhaps North America will still be seen as a leader in innovation, producing diodes in all colors of the spectrum, while continuing to increase the power output of these products.<br> <br>Regardless of where Europe and North America choose to focus development, in the next five to ten years we can anticipate that the laser-diode market will continue to expand and will be dominated by new commercial applications—the consumer aesthetics market, the commercial laser-display market, and the automotive tail-light illumination market, among others. As technology advances in the laser-diode field, diodes will become ubiquitous. And, just as the nascent laser industry in the 1960s could not have predicted all of the varied market applications available today, we too can expect to be surprised by innumerable new laser-diode applications in the years to come.<br> <br>Wilmer J. Sánchez<br>V-19358601<br>Sección 1<br>Fuente: <a href="http://www.nlight.net/nlight-files/file/articles/Geographic_Trends_June05_LFW.pdf"><font color="#b87209">http://www.nlight.net/nlight-files/file/articles/Geographic_Trends_June05_LFW.pdf</font></a> </div> Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-684120552459194137.post-72500933433981988172010-11-27T23:11:00.001-04:302010-11-27T23:11:41.024-04:30Monolithic Array of Laser Diodes Expand Laser Applications<div class="post-header"> <div class="post-header-line-1"></div></div> <div class="post-body entry-content">Since the invention of the first optical laser in 1960 and the subsequent development of lowcost lasers for widespread applications by the 1980s, the potential of laser technology has sparked an intense pursuit of higher powered laser diodes. Applications as diverse as supermarket bar code scanners and photodynamic cancer therapies have spurred the search for better technology. Funding was not available to advance laser research, because it was too high risk and long term for investors. In 1991, SDL, Inc., in cooperation with Xerox Corporation and Stanford University, submitted a proposal to the Advanced Technology Program (ATP) to expand the laser applications base by developing a monolithic array of laser diodes that could be individually activated and emit light at predetermined wavelengths ranging from infrared to blue.<br> <br>With the ATP award, the research team successfully developed high-performance, multibeam red laser diodes; two alternative methods for monolithic integrations of red, infrared, and blue emitters; and several valuable intermediary technologies. From these successes, the ATPfunded project built a strong U.S. technology base for multiple laser applications. Eighty-four inventions have been commercialized into numerous products. SDL (currently a part of JDS Uniphase) sells laser products for several markets, including high-speed color reprographics, optical data storage, displays, medical therapy, and telecommunications. Xerox used these technologies to enable a new generation of high-performance, high-speed printers and multifunction office product systems that are on the market today. These products enable companies to fulfill their printing requirements, such as one-to-one marketing and on-demand book printing, in minutes instead of days.<br> <br>COMPOSITE PERFORMANCE SCORE<br><br><strong>Laser Diodes Could Outshine Existing Technologies</strong><br><br>By the 1990s, researchers understood the basics of optical lasers and were ready to exploit this technology. They imagined far-reaching applications for optical lasers, but many of the anticipated uses required that researchers move from infrared to blue lasers by developing shorter wavelength, higher powered laser diodes. SDL, Inc. and Xerox Corporation sought ATP funding to pursue single-mode laser diodes of previously unattained wavelengths and power levels.<br> <br>Although the research team outlined several worthwhile intermediary technologies, they ultimately hoped to build a single semiconductor device with an array of lasers tuned to different frequencies, resulting in a monolithic array of diodes that would operate at predetermined wavelengths in blue, green, red, and infrared.<br> <br>The plan involved technically aggressive milestones,and success would have a significant impact on several industries, such as colors, compact color projection displays, high-density optical storage systems, highresolution spectroscopes, medical devices, gas laser replacement markets, and medical therapy.<br> <br><strong>Proposal Highlights Impact to Multiple U.S. Markets</strong><br><br>The companies' proposal to ATP highlighted the role of advanced laser technology in the growth of multiple industries over the next decade. For example, when this ATP-funded project commenced, the color printing and systems reprographics market promised lucrative opportunities for laser technology innovators. The U.S. xerographic marks-on-paper industry, valued at $48 <br> billion in 1990, was expected to increase to $125 billion by 2000. Most of this increase would come from color printing systems and from replacing light-lens copiers with digital systems, if they were available. The reprographic industry needed the technology to develop compact printing engines capable of producing color graphics simply, quickly, and cost effectively.<br> <br>At the time, existing high-speed printing systems were either limited in speed or needed to utilize complex multilaser optical systems. Limitations such as these also restricted the speed of color copier systems, which needed to print digitally in order to produce good print quality. SDL and Xerox proposed that monolithic multibeam lasers would enable print speeds to be increased, with a relatively small cost to the rest of the system. They further proposed that multiwavelength devices could enable new architectures in which single laser arrays would be able to address different photoreceptor layers.<br> <br> <div style="TEXT-ALIGN: center"><em>The reprographic industry needed the technology </em></div> <div style="TEXT-ALIGN: center"><em>to develop compact printing engines.</em> </div><br>Thus, the SDL and Xerox team hoped to stimulate the expected growth of the color reprographic industry by providing the necessary technology for U.S. companies, including Xerox, Kodak, IBM, and 3M, to develop cutting-edge compact xerographic systems architecture. Other possible applications of the ATP-funded research included:<br> <br>- Compact color projection displays that are better than cathode ray tube (CRT) or liquid crystal display (LCD) technology, because the brightness of a multiwavelength laser diode array greatly exceeds the brightness available for a CRT or an LCD.<br> <br>- Optical data storage systems that can scan, store, and rapidly retrieve copious amounts ofdata from the small space of a compact disc. Because increased data density requires shorter laser wavelength emissions, the team's goal of developing laser diodes with wavelengths as low as 430 nm held high promise to increase data storage density by as much as 230 percent. This early effort in bluelaser development was a precursor to later efforts using cyan lasers for DVDs.<br> <br>- Retail bar code scanners would be more reliable and cost significantly less if they were based on a 630-nm laser diode instead of the existing gas laser technology.<br><br>- Photodynamic therapy (PDT) was a laserpowered alternative to chemotherapy that uses laser light in combination with photoactive drugs called photosensitizers that target and destroy diseased cells while limiting damage to surrounding healthy tissue.<br> <br>- Noninvasive glucose monitoring would allow more than 20 million diabetics in the United States alone to manage their blood sugar levels with laser technology rather than using needles.<br><br>- Aggressive Technology Goals Target Development of High-Power Lasers<br> <br>Through its ATP-supported research and development (R&D) efforts, the research team wanted to combine the features of high-power, single-mode output, widerange wavelength accessibility, and close-aperture spacing in a compact and manufacturable laser diode. The researchers hoped to develop several contributing technologies, including the following:<br> <br>- High-power visible laser diodes operating at greater than 100 mW with continuous wavelengths between 630 nm and 680 nm<br><br>- High-power, single-mode laser diodes operating between 700 nm and 780 nm<br><br>- Monolithic integration of multiwavelength laser diodes operating between 630 nm and 1.1 mm<br> <br>- High-power, frequency-doubled laser diodes with wavelengths between 430 nm and 550 nm in hybrid format<br><br>- Epitaxial format (a single crystal layer growth of ferroelectric materials)<br><br>The research team expected to expand the U.S. knowledge base in key technologies, including visible<br> laser growth capabilities; high-power, single-mode device design; epitaxial growth of ferroelectric materials; and frequency-doubling techniques<br><br><strong>ATP Funding Needed to Jump-Start Research</strong><br><br>Before the ATP-funded project, laser technology presented a wide field of opportunity that was simultaneously enticing and intimidating to companies in various industries. The sheer magnitude of possibilities for laser technology made it difficult for any one company to take on the expense or risk of generic research. Venture capital firms shunned investment in laser technology for the same reason: initial research was high risk, broad based, and unlikely to yield a quick turnaround from technology to profitable products. Other sources of government funding, such as the Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), required that laser research produce technology for a specific application, such as missile defense or data storage.<br> <br>ATP provided the jump-start by supporting the productive partnership between Xerox, a company<br>interested in lasers specifically for xerographic applications; SDL, a company aiming to supply laser<br>products to multiple industries; and Stanford University, which provided research support in modeling the frequency-doubling waveguides for the short wavelength devices. The project established broad laser capabilities and stimulated subsequent investment in application-specific research.<br> For example, SDL and Xerox joined Hewlett-Packard and others in an $8 million research program co-funded by DARPA to develop blue semiconductor lasers and light-emitting diodes (LEDs). Because of this ATPfunded project's success, Xerox's Palo Alto Research Center received approximately $8 million in internal R&D funds over four years for blue-laser-diode research to advance its xerographic products. SDL later channeled its knowledge into the telecommunications<br> industry, where multiple lasers traveling on one fiberoptic cable allow faster Internet communication.<br><br><strong>Technical Successes Lead to Commercial Impact</strong><br><br>The R&D work of scientists from SDL, Xerox, and Stanford became a prolific source of new laser technologies. Donald Scifres, president of SDL at the time of the project, pointed out that without ATP, development of these technologies would have taken much longer, in an industry where time is critical. The ATP research team achieved several breakthroughs, including demonstrations of red lasers with powers up to 120 mW in single mode, lasing in the previously unattained 700- to 755-nm range, and green and blue lasers by frequency doubling. By the end of the project, SDL offered some of the lowest threshold laser devices available. Because low-threshold lasers produce less heat, which translates directly to higher data densities, SDL used these devices to produce competitive printingand data storage laser products. After it became clear that the se devices were ideal for reprographic and printing applications, researchers also developed two alternative methods for monolithically integrated red, infrared, and blue emitters.<br> <br>The transformation of the laser industry from gas tube lasers to semiconductor optoelectronic integrated circuits (OEICs) created a huge global market. "We were the first company in the world to successfully commercialize the integration of multiple lasers on a single OEIC device," said Scifres. This resulted from developing high-performance, multibeam red and infrared lasers by the end of the project in 1997. These multibeam lasers enabled a new generation of highperformance printers and multifunction office product systems later introduced by Xerox. Today, these machines continue to generate a large percentage of Xerox's total revenue and to create economic spillover for companies whose short-run office needs were met previously by lithographic printers that required several<br> days to fill orders. These companies can now fulfill their printing requirements in just minutes, thereby increasing business efficiency.<br><br> <div style="TEXT-ALIGN: center"><em>The R&D work of scientists from SDL, Xerox,<br>and Stanford became a prolific source of new<br>laser technologies</em></div> <div style="TEXT-ALIGN: center"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: left">Digital printing capabilities that improved as a result of the ATP-funded project also enabled Xerox to tap the emerging "print-on-demand" market, which boasted a retail value of $21 billion in 2000. Xerox now sells printon-demand machines that can print, cover, and glue a 300-page book in just over a minute, enabling rapid production for internal corporate and government publications departments and commercial print shops. These machines allow retailers to produce a customized sales brochure for each customer's model and color specifications, called one-to-one marketing. </div> <div style="TEXT-ALIGN: left"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: left">The research team also completed significant work with gallium nitride (GaN)-based blue laser diodes, an area that began as a small focus of the project but became an increasingly attractive prospect during the research. After a breakthrough demonstration of long-lived blue LEDs in the GaN materials family by Nichia Chemical of Japan, SDL and Xerox decided to concentrate greater effort on blue laser diodes. They made this decision because of the diodes' appealing lower cost, higher efficiency, and smaller size compared with small gas lasers or frequency-doubled, diode-pumped solid-state lasers that require high power to double the frequency of red light. By shifting their focus to blue laser diodes, the researchers established epitaxial growth capability, fabricated high-quality LEDs, and demonstrated pulsed blue laser diodes. The main application for blue laser diodes was in highdensity optical storage. Since the end of the project, Xerox has continued to develop these devices, although to date they have not been introduced in Xerox products. SDL's smaller applications that take advantage of blue diodes include color printing (using blue diodes to expose commercial printing plates), biotechnology (DNA sequencing and cytometry), and measurement and inspection. </div> <div style="TEXT-ALIGN: left"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: center"><em>The transformation of the laser industry from gas<br>tube lasers to semiconductor optoelectronic<br>integrated circuits (OEICs) created a<br>huge global market.</em></div> <div style="TEXT-ALIGN: left"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: left">PDT technology has benefited significantly from the project's 635-nm single-mode laser diode. In the United States, PDT is currently used for treating cancer and a wide variety of other medical disorders. The combination of fiber delivery and the efficient laser diode source allow production of hand-held, portable machines that are highly reliable and moderately priced. Moreover, they consume less power and provide flexible energy delivery to the target. Previous PDT systems utilizing this wavelength relied on gas lasers and were unreliable, large, and expensive. The new laser flexibility allowed the development of new medications for treatment, with fewer side effects. SDL won the "Photonics Circle of Excellence Award" in 1999 for this work. In early 2000, the Food and Drug<br> Administration approved the use of PDT for treating wet macular degeneration, a retina disorder (see illustration below).</div> <div style="TEXT-ALIGN: left"><br>The development of these technologies has enabled SDL to deliver laser products for applications ranging from optical storage to medical therapy, a laser diode for printing and data storage, and fiber-coupled laser bars for medical systems and displays. SDL revenue leveraged from the 84 technologies developed during the course of the ATP-funded project, particularly from red laser diode technologies, totaled $18.25 million from 1993 to 1997. The company grew from 200 employees<br> in 1992 to 1,700 in 2000, prior to the merger with JDS Uniphase.</div> <div style="TEXT-ALIGN: left"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: left"><strong>Broad Laser Capabilities and Bright Futures for SDL and Xerox</strong></div> <div style="TEXT-ALIGN: left"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: left">By 1998, SDL had attracted top researchers and had established broad capabilities in laser technology, in part because of the accomplishments of the ATPfunded project. With a solid track record in developing and commercializing innovative products, SDL felt confident in enlarging its strategic focus into the dynamic telecommunications industry, applying some of the laser technologies developed in this project directly to the new focus area. After making successful strides<br> in this direction, SDL drew the attention of telecommunications leader JDS Uniphase. Evolving<br>technology and fierce global competition were leading to consolidation in the high-tech industry, and, in 2000, JDS Uniphase acquired SDL for $41 billion.</div> <div style="TEXT-ALIGN: left"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: left">Today, JDS Uniphase focuses mainly on laser technology for fiber-optic telecommunications, using wavelengths of light from multiple lasers to travel simultaneously on one fiber-optic cable; this technology helps to reduce congestion on the Internet. A small division of the company remains committed to discovering applications for viable blue laser diodes. Some SDL components, such as the Laser Diode Driver, are being manufactured by third parties.</div> <div style="TEXT-ALIGN: left"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: left">Xerox's customers continue to benefit from the ATPfunded technology, because the project's multibeam red lasers now enhance the majority of Xerox's xerographic systems. Moreover, the company is continuing its blue laser diode R&D to further enhance its products.</div> <div style="TEXT-ALIGN: left"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: left"><strong>Conclusion</strong></div> <div style="TEXT-ALIGN: left"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: left">During this ATP-funded project, the SDL and Xerox research team, in conjunction with Stanford University, developed high-performance, multibeam red laser diodes; two alternative methods for monolithic integrations of red, infrared, and blue emitters; and several valuable intermediary technologies. These successes helped to build a strong U.S. technology base for multiple laser diode applications, allowed Xerox to manufacture best-in-class xerographic systems, and propelled SDL to the forefront of laser technology for the telecommunications industry. This ATP-funded project has also resulted in the filing of 29 patents of which 27 were granted.</div> <div style="TEXT-ALIGN: left"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: left">Wilmer J. Sánchez</div> <div style="TEXT-ALIGN: left">V-19358601</div> <div style="TEXT-ALIGN: left">Seccion 1</div> <div style="TEXT-ALIGN: left"> Fuente: <a href="http://statusreports.atp.nist.gov/reports/91-01-0176PDF.pdf"><font color="#b87209">http://statusreports.atp.nist.gov/reports/91-01-0176PDF.pdf</font></a></div></div> Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com1tag:blogger.com,1999:blog-684120552459194137.post-17082456118579263602010-11-27T23:10:00.001-04:302010-11-27T23:10:17.811-04:30High Density Pulsed Laser<div class="post-header"> <div class="post-header-line-1"></div></div> <div class="post-body entry-content">1. INTRODUCTION<br>Laser diode arrays are used in a variety of defense and aerospace applications. Two of the most common uses are illumination and solid-state laser (SSL) pumping, in which the radiation from the diode lasers is used to excite the laser crystal in order to generate light. The SSLs can then be used in a number of configurations and applications, including range finding and target designation.<br> <br>In many SSL applications it is common to operate the laser diode arrays in pulsed, or quasi-continuous wave (QCW) mode. In this regime the diodes are electrically pumped with a pulse width that is commonly on the order of the upper state lifetime of the laser gain medium. For example, Nd:YAG lasers are typically pumped with pulse widths on the order of 200 us. This pumping scenario leads to efficient laser designs since most of the pump light that is absorbed by the laser crystal can be extracted from the system. The repetition rate of the diode pumps is also defined by the application. Many range finding applications operate in the 10-30 Hz range, and many direct diode illuminations operate at around 60 Hz to match the frame rate on commercial off the shelf (COTS) camera systems. QCW diode pumping holds several advantages over CW diode pumping in SSL systems. First, QCW pumping creates a lower average thermal load in the laser gain medium. <br> <br>This simplifies the cooling of the system and also enables higher beam quality lasers due to the reduced thermal lensing effects. Second, QCW pumping allows the diodes to be operated at higher peak power than is possible with CW pumping. This leads to SSL systems with higher peak powers.<br> Northrop Grumman Cutting Edge Optronics (NGCEO) has been manufacturing QCW laser diode arrays for over a decade in a variety of configurations. A schematic of the standard manufacturing process for a QCW diode array is shown in Figure 1. In the first step, a diode bar is soldered to a heatsink. A heatsink with a coefficient of thermal expansion (CTE) near that of the bar (~ 6 ppm/K in the case of GaAs) is used. This allows for the use of hard solders such as eutectic AuSn, which minimizes solder creep and promotes a high degree of reliability. The subassembly created when a bar is soldered to a heatsink is known as a Mounted Bar Assembly (MBA). <br> <br>In the next step of the standard manufacturing process, a number of MBAs are soldered together and attached to a ceramic backplane and electrical contacts to create a diode array. The electrical contacts also serve as large heatsinks on the end of the array. The bar-to-bar spacing, or pitch, is defined primarily by the thickness of the heatsink and whether there is any space between the MBAs. Pitch values ranging from 350 >m to 2 mm are common in the industry today. The number of bars in the array is determined by the customer specification and is directly related to the desired output power of the device. The array can be subsequently attached to either a water- or conductively-cooled heatsink.<br> <table style="TEXT-ALIGN: center; MARGIN-LEFT: auto; MARGIN-RIGHT: auto" class="tr-caption-container" cellspacing="0" cellpadding="0" align="center"> <tbody> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center"><a style="MARGIN-LEFT: auto; MARGIN-RIGHT: auto" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjGAk66SBly869WPHUl437wAGGsX5o-AiCvqvPDZG2zXwyZ7xPupUYTC2bSDrFP4jEpB2IkGXz3zXEW_k8LS6F5m-a3lT-bStxUcY-WgqbRs79KFJh1JPEYrA4AQEXJS6NJfTZ4WG6PK4g/s1600/F1.bmp"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjGAk66SBly869WPHUl437wAGGsX5o-AiCvqvPDZG2zXwyZ7xPupUYTC2bSDrFP4jEpB2IkGXz3zXEW_k8LS6F5m-a3lT-bStxUcY-WgqbRs79KFJh1JPEYrA4AQEXJS6NJfTZ4WG6PK4g/s400/F1.bmp" width="400" height="100"></a></td> </tr> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center" class="tr-caption">Figure 1. Assembly process for standard pulsed diode arrays at NGCEO.</td></tr></tbody></table>In defense-related applications, it is often advantageous for the laser diode arrays to have a very high output power density. High diode output power densities enable the use of smaller laser crystals and also have a direct impact on the size, weight, and cooling requirements of the resulting laser system. For arrays built using the process in Figure 1 using COTS diode bars rated at 200-300 W/bar, the resulting power density is 5-8 kW/cm2. <br> <br>There are several ways to increase the optical power density of a laser diode array. The first is to increase the output power of each of the diode bars that comprises the array. Additionally, optical methods (e.g. interleaving, beam combining) can be used to generate arrays with higher power densities.<br> <br>NGCEO has created a new array design that eliminates the heatsinks from between the diode bars and drastically reduces the bar-to-bar pitch. This design is called the High Density Stack (HDS). A schematic of this manufacturing process is shown in Figure 2. In this process, a stack of laser diode bars is joined together using AuSn solder. This stack is then attached to a ceramic backplane and electrical contacts in a subsequent soldering step. The resulting array has a bar-to-bar pitch of ~ 150 >m. This pitch is approximately 43% of the smallest industry-standard pitch that can be obtained from the method shown in Figure 1, above. This leads to optical power densities that are approximately 2.3 times higher than can be obtained using standard manufacturing methods.<br> <br> <table style="TEXT-ALIGN: center; MARGIN-LEFT: auto; MARGIN-RIGHT: auto" class="tr-caption-container" cellspacing="0" cellpadding="0" align="center"> <tbody> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center"><a style="MARGIN-LEFT: auto; MARGIN-RIGHT: auto" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiTcdmdtXT7016Qdp3d__xz1-bWaiDLVqz6FJFZKqaLIMY8OqaP7Eau4lKCWIPDoYlAAs_Kw9l_qq5w6uTohUY2G6lBHCU1pwejfnaWWx7jsPKI-dqcVPVvW2snjEl2WFpk5IHz3i4QYyI/s1600/F2.bmp"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiTcdmdtXT7016Qdp3d__xz1-bWaiDLVqz6FJFZKqaLIMY8OqaP7Eau4lKCWIPDoYlAAs_Kw9l_qq5w6uTohUY2G6lBHCU1pwejfnaWWx7jsPKI-dqcVPVvW2snjEl2WFpk5IHz3i4QYyI/s400/F2.bmp" width="400" height="120"></a></td> </tr> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center" class="tr-caption">Figure 2. Assembly process for High Density Stack arrays at NGCEO.</td></tr></tbody></table>Figure 3 contains a graph of diode array power densities (in kW/cm2) as a function of the power per bar and the bar-tobar pitch. The data illustrates that by utilizing the HDS architecture, significant increases in power densities can be achieved. At a nominal output power of 150 W/bar, the 10-bar HDS array has a power density ~ 2.7 times greater than that obtained from a standard array with 400 >m pitch. In fact, a 10-bar HDS array operating at 150 W/bar has the exact same power density as a 10-bar, 400 >m pitch array operating at 400 W/bar. This gives a system designer greater flexibility when selecting diode arrays for his/her application. Bars with lower peak power can be selected in order to operate further from the catastrophic optical damage (COD) limit, or to make use of lower-current diode drivers.<br> <table style="TEXT-ALIGN: center; MARGIN-LEFT: auto; MARGIN-RIGHT: auto" class="tr-caption-container" cellspacing="0" cellpadding="0" align="center"> <tbody> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center"><a style="MARGIN-LEFT: auto; MARGIN-RIGHT: auto" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhneckXMTzA_mDBci8WiBosL03cnAJ9Pb0prXoMQ8dWEMDNLvHahMyFVE9hYYBuuQmuhaX0uFvTRC0qMa16uRl4cKAle2JNy_QdU5Co2Ja-rwNhLDLOnuhc8GTaPS9RFwAMpQRzELYG-TA/s1600/F3.bmp"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhneckXMTzA_mDBci8WiBosL03cnAJ9Pb0prXoMQ8dWEMDNLvHahMyFVE9hYYBuuQmuhaX0uFvTRC0qMa16uRl4cKAle2JNy_QdU5Co2Ja-rwNhLDLOnuhc8GTaPS9RFwAMpQRzELYG-TA/s400/F3.bmp" width="400" height="292"></a></td> </tr> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center" class="tr-caption">Figure 3. Power density as a function of power/bar for arrays with different pitch values.</td></tr></tbody></table>While the increased optical power density of the High Density Stack arrays is a desirable feature, the array design possesses an intrinsic limitation. The absence of the interposing heatsinks means that all of the heat generated by the interior bars must travel through the adjacent bars to the electrical contacts. As a result, the allowable operating envelope of the HDS arrays is smaller than the perating envelope of arrays built using standard manufacturing processes. One goal of this work is to define the operating envelope in which the HDS arrays can be used reliably.<br> <br>2. EXPERIMENTAL DATA<br><br>The bars used for this experiment were designed and fabricated by NGCEO specifically for high power QCW operation. The bars are 1cm in width and have a 1mm cavity length with a fill factor of approximately 83%, and the output facets are passivated to prevent oxidation. These bars are nominally rated as 200W bars and achieve that power level at 175- 180 A. In a standard package, this bar has been shown to have > 50% electrical-to-optical efficiency at temperatures H 70 oC and has also been shown to withstand significant thermal shocks [1]. In addition, this bar/package combination has been shown to have device lifetimes in excess of 13 billion shots [2]. This proven bar is therefore an excellent candidate for use in the HDS arrays.<br> <br>In order to determine the operating envelope of the HDS arrays, 5-, 10-, and 20-bar arrays were fabricated using the process highlighted in Figure 2, above. All devices were fabricated from the same bar lot in order to allow for direct comparison of the data sets. In the case of the 5- and 10-bar stacks, the stack was built using a single soldering step. In the case of the 20-bar stack, two 10-bar stacks were joined together in a subsequent soldering step.<br> <br>A picture of a 5-bar HDS array is shown in Figure 4, directly adjacent to a standard array with 400 >m pitch. In this case additional CuW heatsinks were added to the outside of the 5-bar stack so that the entire assembly could maintain the same form factor as the standard assembly for ease of testing. However it is clear that the emission area is significantly smaller for the HDS array. The total emission area of the standard array is 1cm x 1.6mm, while the emission area for the HDS array is 1cm x 0.6mm. For the case of two five-bar arrays operating at the same output power, the HDS array therefore has a 2.6 times greater power density.<br> <table style="TEXT-ALIGN: center; MARGIN-LEFT: auto; MARGIN-RIGHT: auto" class="tr-caption-container" cellspacing="0" cellpadding="0" align="center"> <tbody> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center"><a style="MARGIN-LEFT: auto; MARGIN-RIGHT: auto" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjQlcg0q2537N3ia95vR4eZMG7Gsv1yBaZZTIZCWw88Bi2I9gA3ygtfjpLmSvbWKTRNkdtFwbqB5ag6AeL-o4FtMwj_YoinvTSvBqd0DzxJGkGvKu6m4EZdrcdqlYSAU3g8pmYnvEJRrUA/s1600/F4.bmp"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjQlcg0q2537N3ia95vR4eZMG7Gsv1yBaZZTIZCWw88Bi2I9gA3ygtfjpLmSvbWKTRNkdtFwbqB5ag6AeL-o4FtMwj_YoinvTSvBqd0DzxJGkGvKu6m4EZdrcdqlYSAU3g8pmYnvEJRrUA/s1600/F4.bmp"></a></td> </tr> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center" class="tr-caption">Figure 4. Photograph of two 5-bar stacks placed end-to-end. The High Density Stack is on the op and a standard array with 400 3m pitch is on the bottom.</td></tr></tbody></table> The difference in power density can also be illustrated by looking at near field images. Near field images were obtained from the 5-bar HDS array and a 5-bar array with 400 um pitch and are shown in Figure 5. This clearly shows the advantage of the increased power density associated with the HDS array.<br> <br><br> <table style="TEXT-ALIGN: center; MARGIN-LEFT: auto; MARGIN-RIGHT: auto" class="tr-caption-container" cellspacing="0" cellpadding="0" align="center"> <tbody> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center"><a style="MARGIN-LEFT: auto; MARGIN-RIGHT: auto" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiVFTng7EcCasX3XcT_BPSPKxzh8qf5o3obtn7SH-dXsZDz325fbXK5xTFncWG_zvXrMTi0BF9wnDmiaKMwkBYOki5OQwnDw0_oiBRde5dbfKJayRQkXcoDNhXgUs9ZiDSY1g_xUTyBwQI/s1600/F5.bmp"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiVFTng7EcCasX3XcT_BPSPKxzh8qf5o3obtn7SH-dXsZDz325fbXK5xTFncWG_zvXrMTi0BF9wnDmiaKMwkBYOki5OQwnDw0_oiBRde5dbfKJayRQkXcoDNhXgUs9ZiDSY1g_xUTyBwQI/s400/F5.bmp" width="400" height="76"></a></td> </tr> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center" class="tr-caption">Figure 5. Comparison of example near-field images from a High Density Stack (left) and a standard array with 400 3m pitch (right). Each array contains five bars.</td></tr> </tbody></table>Near field images for all three stacks are shown in Figure 6. In the 5- and 10-bar stacks, each of the emitters in all of the bars is lasing. In the 20-bar stack, however, three bars contained multiple emitters with little or no emission.This results in a lower peak power per bar for the 20-bar stack even at low average currents, as will be shown below.<br> <br><br> <table style="TEXT-ALIGN: center; MARGIN-LEFT: auto; MARGIN-RIGHT: auto" class="tr-caption-container" cellspacing="0" cellpadding="0" align="center"> <tbody> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center"><a style="MARGIN-LEFT: auto; MARGIN-RIGHT: auto" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgFCCsoIBQLemMferXvRnXA79iNvCPrbhd0Z2EGJj6sr3O25k_TDbedBbPhI-EFvtZqhHozgIW5lVWx6t6javpXh8lIe1r0LWuSutIa1tUJu9hMiDopZbJtFPvUO6cWF0-5oJnhHeTAvik/s1600/F6.bmp"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgFCCsoIBQLemMferXvRnXA79iNvCPrbhd0Z2EGJj6sr3O25k_TDbedBbPhI-EFvtZqhHozgIW5lVWx6t6javpXh8lIe1r0LWuSutIa1tUJu9hMiDopZbJtFPvUO6cWF0-5oJnhHeTAvik/s400/F6.bmp" width="400" height="208"></a></td> </tr> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center" class="tr-caption">Figure 6. Near field images from 5-10-, and 20-bar High Density Stack arrays.</td></tr></tbody></table>Power vs. current data was obtained for a 5-bar HDS array and compared to a 5-bar array built using standard manufacturing methods with bars located on a 400 um pitch. The data was obtained at a repetition rate of 20 Hz and a pulse width of 150 us and is shown in Figure 7. There is no discernable difference in output power between the two arrays over the range of test currents. Since 20 Hz, 150 us is a very common drive condition for pumping Nd:YAG in SSL range finders, this test result validates the use of the HDS arrays in this regime.<br> <br> <table style="TEXT-ALIGN: center; MARGIN-LEFT: auto; MARGIN-RIGHT: auto" class="tr-caption-container" cellspacing="0" cellpadding="0" align="center"> <tbody> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center"><a style="MARGIN-LEFT: auto; MARGIN-RIGHT: auto" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEg_yQTAiRSzZpI8OKH6p9yaUZ2YNFsuc_H8XIpjggnMUSUaw6UybLrMjrueRko_lukc7oLhqh0LhmdU_zULVlhGCpv53v5rNGgV_LtS6ywRdFwEi8BZSwaOomCwLAPAO5_iMwGyzfC-llQ/s1600/F7.bmp"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEg_yQTAiRSzZpI8OKH6p9yaUZ2YNFsuc_H8XIpjggnMUSUaw6UybLrMjrueRko_lukc7oLhqh0LhmdU_zULVlhGCpv53v5rNGgV_LtS6ywRdFwEi8BZSwaOomCwLAPAO5_iMwGyzfC-llQ/s400/F7.bmp" width="400" height="292"></a></td> </tr> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center" class="tr-caption">Figure 7. Power vs. current for a High Density Stack and a standard array. Each array contains five bars. This<br>test was conducted at 20 Hz, 150 3s.</td></tr></tbody></table> Additional testing was conducted to determine the effect of increasing the pulse width on the output power of the HDS arrays. Peak power/bar as a function of pulse width is presented in Figure 8. For this test, the repetition rate and drive current were held constant at 20 Hz, 200 A.For all three arrays the peak power decreases as the pulse width is increased due to heating throughout the device.<br> <br>The 20-bar stack produced 94% of the power/bar as the 5- and 10-bar stacks at a pulse width of 150 us. At first glance one would suspect that this was due to the presence of several missing emitters, as seen in Figure 6. However, only ~ 2% of the emitters are emitting significantly less power according to the near field image. Therefore one can conclude that the decrease in output power is likely due to some other factor, most likely excessive heating in the device. At a pulse width of 450 >s, the 20-bar array experienced thermal runaway and no meaningful data could be collected.<br> <br><br> <table style="TEXT-ALIGN: center; MARGIN-LEFT: auto; MARGIN-RIGHT: auto" class="tr-caption-container" cellspacing="0" cellpadding="0" align="center"> <tbody> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center"><a style="MARGIN-LEFT: auto; MARGIN-RIGHT: auto" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgp2nH-Ak_tKzlr27sD2YWGOnFnH8-YodzwN10Otv2Y6mGZ3nKqgPeWxs6hyphenhyphenioCoroq9kWQBPArTi6KjQ4KFT_4T5vH3ZcS9b2PKG1YQrku-8SKJvQ8_WoSf1qQSmUgWtHzQbohrdC1imk/s1600/F8.bmp"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgp2nH-Ak_tKzlr27sD2YWGOnFnH8-YodzwN10Otv2Y6mGZ3nKqgPeWxs6hyphenhyphenioCoroq9kWQBPArTi6KjQ4KFT_4T5vH3ZcS9b2PKG1YQrku-8SKJvQ8_WoSf1qQSmUgWtHzQbohrdC1imk/s400/F8.bmp" width="400" height="292"></a></td> </tr> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center" class="tr-caption">Figure 8. Power/bar as a function of drive pulse width for 5-, 10-, and 20-bar High Density Stacks. All data<br>obtained at 20 Hz, 200 A.</td></tr></tbody></table>The relationship between the junction temperature of the device and the output wavelength is well understood, and scales at a ratio of ~ 0.25 nm/K for this material set. Because of this, measuring the output wavelength of the High Density Stack arrays provides a measure of the junction temperature. The center wavelength value for each array was collected during the testing of Figure 8, and is plotted in Figure 9. At low pulse widths (~ 75 us), all three arrays have similar center wavelengths. The 5- and 10-bar arrays have the same center wavelength (to within the resolution of the measurement), and the 20-bar array is higher by ~ 1 nm. <br> <br>The performance of the arrays begins to diverge as the pulse width (and therefore the average heat load) is increased. The 5- and 10-bar arrays have similar output wavelengths over the range of pulse widths in the test. At a pulse width of 450 us, the wavelength of the 10-bar array is only ~ 2 nm higher than the 5-bar array. This corresponds to an average temperature increase of ~ 8K over the entire array. However, the center wavelength of the 20-bar array is a rapidly increasing function of pulse width.<br> <br>It should be noted that at drive conditions common to Nd:YAG pumping for range finding applications, all three arrays were operating at junction temperatures less than what are typically experienced by CW arrays that are common in the industry today. Therefore at 20 Hz, 150 >s, and 200 A (~ 210 W/bar), all of the arrays are capable of high reliability operation.<br> <br><br> <table style="TEXT-ALIGN: center; MARGIN-LEFT: auto; MARGIN-RIGHT: auto" class="tr-caption-container" cellspacing="0" cellpadding="0" align="center"> <tbody> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center"><a style="MARGIN-LEFT: auto; MARGIN-RIGHT: auto" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhMOF9lj1UKGhUgdFUbhOsdlD45dHt04-NLoiW_ywU4gMJm3t9YRgj9mU6AB6HdunGzN3BcIABNC5vtSOKoY1_WtheNClZ0gxlEcMAoMZ5x6XgjHJ5do44wU3XYLQXiWP8M99Hzs4xCc-U/s1600/F9.bmp"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhMOF9lj1UKGhUgdFUbhOsdlD45dHt04-NLoiW_ywU4gMJm3t9YRgj9mU6AB6HdunGzN3BcIABNC5vtSOKoY1_WtheNClZ0gxlEcMAoMZ5x6XgjHJ5do44wU3XYLQXiWP8M99Hzs4xCc-U/s400/F9.bmp" width="400" height="294"></a></td> </tr> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center" class="tr-caption">Figure 9. Center wavelength as a function of drive pulse width for 5-, 10-, and 20-bar High Density Stacks. All<br>data obtained at 20 Hz, 200 A.</td></tr></tbody></table> 3. FUTURE DIRECTION<br><br>The data presented above was based on NGCEO's 200W laser diode bar. Recent advancements in epitaxial design have led to a bar that is capable of reliable operation at 300W (at approximately 300A). A comparison of the P-I curves for the two epi structures is shown in Figure 10.<br> <br> <table style="TEXT-ALIGN: center; MARGIN-LEFT: auto; MARGIN-RIGHT: auto" class="tr-caption-container" cellspacing="0" cellpadding="0" align="center"> <tbody> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center"><a style="MARGIN-LEFT: auto; MARGIN-RIGHT: auto" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEj2lwjJvJOL4z6-3ascvXoy0xAqG37V6M4u9BjwupMY2tcrsGtBjtfVT1hohV6jnr6JTrCqDxybDNmakWc_ghGU6a1QY_xqIO6K9wTrvKDF1bnfmtYSr_h_T8l8W5nVSGmcggax73qb10k/s1600/F10.bmp"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEj2lwjJvJOL4z6-3ascvXoy0xAqG37V6M4u9BjwupMY2tcrsGtBjtfVT1hohV6jnr6JTrCqDxybDNmakWc_ghGU6a1QY_xqIO6K9wTrvKDF1bnfmtYSr_h_T8l8W5nVSGmcggax73qb10k/s400/F10.bmp" width="400" height="290"></a></td> </tr> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center" class="tr-caption">Figure 10. Power vs. current for NGCEO's new epitaxial design, compared to the standard epitaxial design used<br>for the High Density Stack arrays in this work.</td></tr> </tbody></table>The future direction of this project will be focused on the testing and evaluation of the new epitaxial structure in the HDS architecture. With reliable per-bar power levels in excess of 300 W, the HDS arrays will be capable of producing power densities approaching 25 kW/cm2.<br> <br>4. CONCLUSIONS<br><br>Northrop Grumman Cutting Edge Optronics has demonstrated a new laser diode array design capable of power densities of ~ 15 kW/cm2 when operating at 200 W/bar. This array design, called the High Density Stack, enables high power densities by packaging the diode bars with a bar-to-bar pitch of ~ 150 >m. NGCEO has collected data for 5-, 10-, and 20-bar arrays in the operating regime common to many Nd:YAG pumping schemes. The data collected from these experiments verifies that the arrays operate at junction temperatures that are suitable for long lifetimes.<br> <br>Wilmer J. Sánchez<br>V- 19359601<br>Sección 1<br>Fuente:<a href="http://www.as.northropgrumman.com/businessventures/ceolaser/technical_papers/assets/AppNote15_High_Density_Stacks.pdf"><font color="#b87209">http://www.as.northropgrumman.com/businessventures/ceolaser/technical_papers/assets/AppNote15_High_Density_Stacks.pdf</font></a> </div> Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-684120552459194137.post-50056298464617953662010-11-27T23:07:00.001-04:302010-11-27T23:07:55.705-04:30Utilización del láser diodo en la vía aérea pediátrica<div style="TEXT-ALIGN: left">INTRODUCCIÓN</div> <div style="TEXT-ALIGN: left"><br>En los pacientes pediátricos las anomalías de la vía aérea representan un reto terapéutico debido a sus diferencias anatómicas, su acceso limitado y la potencial morbilidad derivada del edema producido por la manipulación. Es por eso que el tratamiento con láser de las lesiones de la vía aérea es una<br> opción terapéutica muy atractiva por sus buenos resultados funcionales con una limitada reacción inflamatoria tras la fotocoagulación y su relativa facilidad de ejecución técnica en unas estructuras de dimensiones reducidas(1). Entre los numerosos tipos de láser utilizados en cirugía, el de dióxido de carbono (CO2) ha sido el láser de elección durante muchos años, pero la reciente aparición del láser diodo representa una nueva opción emergente. Basado en la aplicación de los semiconductores es un instrumento capaz de transmitir a los tejidos una energía variable entre 15 y 60 Wcon una longitud de onda entre 800 y 940 nm. Esta longitud de onda es absorbida selectivamente por cromóforos tisulares (melanina, hemoglobina) lo que hace muy útil en la vaporización, corte y coagulación de tejidos con una mínima necrosis(2). Generado mediante un sistema electrónico y controlado por software,<br> su principal ventaja es su transmisión por un sistema de fibras ópticas flexibles y su aplicación por contacto a los tejidos, que permite mayor operatividad y un máximo control. En el mercado existen aparatos de menos de 15 kg de peso, lo que lo hace además fácilmente transportable (Fig. 1).<br> En este trabajo presentamos nuestra experiencia preliminar en el tratamiento quirúrgico endoscópico de las anomalías de la vía aérea en niños utilizando láser diodo. </div> <div style="TEXT-ALIGN: left"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: left">MATERIALY METODOS<br></div> <div style="TEXT-ALIGN: left">Veintidós pacientes (once niños y once niñas) en edades comprendidas entre el mes y los 13 años edad media de 1 año y once meses), fueron tratados endoscópicamente con láser diodo desde el año 1999 hasta el 2006. Diecinueve de ellos fueron tratados en nuestro centro primariamente y otros<br> 3 enfermos fueron derivados a nuestro centro tras un tratamiento con láser previo. Todos los rocedimientos fueron realizados con láser diodo de contacto aplicado a través del canal de trabajo de un fibrobroncoscopio mediante fibras ópticas de 400 o 600 μm con un haz apuntador de diodo láser visible. </div> <div style="TEXT-ALIGN: left"> <table style="TEXT-ALIGN: left; FLOAT: left; MARGIN-RIGHT: 1em" class="tr-caption-container" cellspacing="0" cellpadding="0" align="left"> <tbody> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center"><a style="MARGIN-LEFT: auto; MARGIN-RIGHT: auto" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEih-zgvFXYdzNrFvX3u5Sq8PIv9NByOkA2jmmyuFQ0jPW3rISt88wtvyuLSSc15L7vB-rVCycH5b8RUEaJPS41RyUDMVN319QFvYBLKTNzRpOFBuoWGM9wC2gZTjOqpFojtyipbft1YDUc/s1600/FIG1.bmp"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEih-zgvFXYdzNrFvX3u5Sq8PIv9NByOkA2jmmyuFQ0jPW3rISt88wtvyuLSSc15L7vB-rVCycH5b8RUEaJPS41RyUDMVN319QFvYBLKTNzRpOFBuoWGM9wC2gZTjOqpFojtyipbft1YDUc/s1600/FIG1.bmp"></a></td> </tr> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center" class="tr-caption"><b><span style="FONT-FAMILY: Times-Bold; COLOR: #231f20; FONT-SIZE: xx-small"><span style="FONT-FAMILY: Times-Bold; COLOR: #231f20; FONT-SIZE: xx-small"><span style="FONT-FAMILY: Times-Bold; COLOR: #231f20; FONT-SIZE: xx-small">Figura 1. </span></span></span><span style="FONT-FAMILY: Times-Roman; COLOR: #231f20; FONT-SIZE: xx-small"><span style="FONT-FAMILY: Times-Roman; COLOR: #231f20; FONT-SIZE: xx-small"><span style="FONT-FAMILY: Times-Roman; COLOR: #231f20; FONT-SIZE: xx-small">Aparato portátil de láser diodo y fibra óptica para su aplicación</span></span></span></b></td> </tr></tbody></table></div> <div style="TEXT-ALIGN: left">Para ello utilizamos el láser Diomed 15 plus® que emite a una longitud de onda de 820 nm + 20 nm en pulsos de 1 seg a una energía entre 10 y 15 Wsegún los casos. El fibrobroncoscopio se introduce a través de la mascarilla laríngea. Durante la aplicación se utiliza una fuente de aire medicinal para el fibrobroncoscopio y una concentración de oxígeno al 21% para la ascarilla, con el fin de evitar la generación de fuego en la vía aérea. Las indicaciones que nos han llevado a realizar un tratamiento endoscópico con láser de la lesión fueron enormemente variadas: laringomalacia grave y lesiones de aritenoides en cinco casos, angiomas y linfangiomas con 3 casos cada uno,<br> 3 pacientes presentaban quistes saculares u otras lesiones mucosas (membranas), se trataron 3 casos de granulomas intraluminales, 4 de lesiones cicatriciales (3 estenosis subglóticas y una estenosis traqueal) y 1 caso por parálisis en adducción de las cuerdas vocales. Hemos analizado las variables: tiempo de intubación, tiempo de estancia en UCIP, número de procedimientos, complicaciones y los resultados a medio plazo, analizados según una escala clínica de 1-4. Siendo 4: resultado excelente (el paciente no presenta estridor ni dificultad respiratoria); 3: resultado bueno (el paciente presenta un mínimo estridor con el ejercicio, pero sin dificultad respiratoria); 2: resultado regular (el paciente presenta estridor en reposo y dificultad respiratoria con el ejercicio); y 1: resultado malo (el paciente presenta estridor y dificultad respiratoria en reposo o necesidad de reintervención quirúrgica).<br> </div> <div style="TEXT-ALIGN: left"></div> <div style="TEXT-ALIGN: left">RESULTADOS</div> <div style="TEXT-ALIGN: left"><br>Ningún paciente ha presentado complicaciones relacionadas con la aplicación del láser diodo endoscópico. La media del número de procedimientos realizados en cada paciente ha sido 1,4 (rango entre 1 y 3 procedimientos). El tiempo medio de intubación tras el tratamiento ha sido de 2,8 días (rango entre 4 horas y 13 días). La media de tiempo de estancia en UVI tras la aplicación del tratamiento ha sido de 4,6 días (1-8 días). Los mejores resultados se han conseguido en los pacientes<br> con quistes saculares o lesiones mucosas, excelente en los 3 casos y en los 3 pacientes con un granuloma endotraqueal también con resultado funcional excelente. En los 5 pacientes con lesiones de aritenoides hemos obtenido un resultado funcional excelente tras una media de 1,4 procedimientos (rango de 1 a 3). Los enfermos con lesiones vasculares han presentado un resultado variable. De los pacientes con angioma subglótico 2 han requerido una reintervención por presentar estenosis subglótica residual y otro ha precisado corticoterapia a altas dosis tras el láser. De los enfermos con linfangioma subglótico, uno se ha resuelto tras 3 procedimientos endoscópicos y 2 han precisado una resección quirúrgica posterior por recidiva.</div> <div style="TEXT-ALIGN: left">La paciente con parálisis de cuerdas vocales ha presentado un resultado excelente tras 2 rodecimientos. De los 4 pacientes con lesiones cicatriciales, las 3 estenosis subglóticas han precisado una intervención quirúrgica tras el tratamiento con láser. El primero de ellos es una paciente<br> derivada a nuestro hospital por mala evolución con reestenosis tras la aplicación de laserterapia por estenosis subglótica en otro centro. Se realiza resección cricotraqueal posterior tras comprobar una estenosis suglótica grado IV a la exploración, con buenos resultados. El segundo presentaba una membrana subglótica grado III en la que se intentó resección con láser. Tres meses después requiere una laringotraqueoplastia parcial anterior por presentar una estenosis residual circular grado II y persistencia del estridor. El tercero es un paciente con una patología bronco-pulmonar compleja de base, en el que la aplicación del láser reduce una estenosis subglótica del 75 al 50%, persistiendo el paciente con clínica clínica.</div> <div style="TEXT-ALIGN: left">La estenosis traqueal grado II, muy segmentaria, se ha resuelto con un único procedimiento, la paciente presenta un mínimo estridor sin repercusión funcional. No se observaron complicaciones intra ni postoperatorias en ninguno de los pacientes tratados. En la figura 2 se muestra una gráfica en la que se representan los resultados obtenidos. Las lesiones saculares, mucosas, granulomas y anomalías de los aritenoides se resolvieron mediante la aplicación exclusiva de láser (el 78,6% con un<br> único procedimiento). En otras situaciones, como las anomalías vasculares (angiomas y linfangiomas) y estenosis subglóticas, hemos precisado de otros tratamientos (87,5% quirúrgico y 12,5% médico) para su resolución. </div> <div style="TEXT-ALIGN: left"></div> <p> <table style="TEXT-ALIGN: center; MARGIN-LEFT: auto; MARGIN-RIGHT: auto" class="tr-caption-container" cellspacing="0" cellpadding="0" align="center"> <tbody> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center"><a style="MARGIN-LEFT: auto; MARGIN-RIGHT: auto" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhnvb3Yv_u8J_yCcrmTySmDu3SgecV3GMYOlv8QpBmBH2MvpXszBuzhtdc6ZScI4TnTFImLSs16Db8fhLuvOm9ZCl783ZoX-4TH3V7eN9cP_UeikPGAYB0SBUCUgdsyKsHW7leA9n289jE/s1600/FIG3.bmp"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhnvb3Yv_u8J_yCcrmTySmDu3SgecV3GMYOlv8QpBmBH2MvpXszBuzhtdc6ZScI4TnTFImLSs16Db8fhLuvOm9ZCl783ZoX-4TH3V7eN9cP_UeikPGAYB0SBUCUgdsyKsHW7leA9n289jE/s1600/FIG3.bmp"></a></td> </tr> <tr> <td style="TEXT-ALIGN: center" class="tr-caption"> <div align="left"><strong>Figura 3. Momento de aplicación del láser diodo en un paciente con</strong><br><strong> parálisis de cuerdas vocales</strong></div></td></tr></tbody></table></p> <div style="TEXT-ALIGN: left"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: left">DISCUSIÓN</div> <div style="TEXT-ALIGN: left"><br>En los pacientes pediátricos las anomalías de la vía aérea representa un reto terapéutico debido a sus diferencias anatómicas, con menores diámetros y tejido más laxo, su acceso limitado y la potencial morbilidad derivada del edema producido por la manipulación. Dentro de las diferentes opciones de tratamiento el láser se ha erigido como una herramienta muy útil que se lleva utilizando de forma rutinaria desde hace más de 20 años(1). Las primeras series recogidas se refieren a su aplicación para el tratamiento de papilomas en adultos. Con el tiempo se han ampliado sus indicaciones a otras patologías y a medida que aparecía el material necesario se ha ido extendido su uso a los niños. Sus buenos resultados funcionales con una limitada reacción inflamatoria tras la fotocoagulación y su facilidad de ejecución técnica en unas estructuras de dimensiones reducidas como ocurre en la vía aérea pediátrica lo convierten en un arma ideal con múltiples aplicaciones (Fig. 3). El láser gracias a sus propiedades entra a formar parte del armamento terapéutico del cirujano pediatra. Según la pato-</div> <div align="left">logía puede resultar altamente eficaz como terapia única, mientras que en otras situaciones puede ser utilizado como adyuvante o complemento. Es necesario siempre hacer un enfoque individualizado y una adecuada selección de pacientes para unos resultados óptimos.</div> <div align="left">Desde su primera indicación en los papilomas, su uso se ha ido extendiendo hasta ser aplicado en diversas patologías y hoy en día son numerosas las lesiones de la vía aérea que pueden ser tratadas con láser. En la papilomatosis el objetivo es la resección del papiloma con el mínimo trauma. Es una<br> de sus principales indicaciones, aunque su resección es siempre paliativa, dado el origen infeccioso de la enfermedad(2). En los quistes saculares es necesaria su escisión o marsupialización por la osibilidad de obstrucción de la vía aérea. Su manejo con láser está bien establecido con buenos resultados(3). De acuerdo con la literatura en nuestra serie los 3 casos se resolvieron satisfactoriamente con un solo procedimiento, con un resultado funcional excelente. En laringomalacias moderadas-severas en las que están indicadas algún tipo de actuación, la supraglotoplastia con escisión de tejido redundante supraglótico mediante láser ofrece buenos resultados(4). La estenosis supraglótica es la complicación más grave de esta técnica. Para prevenirla es importante dejar intacta la mucosa de la comisura posterior. En nuestra serie hemos realizado epiglotoplastias en 5 pacientes obteniendo un resultado funcional excelente tras una media de 1,4 procedimientos. Otra se las indicaciones más establecidas del láser en la vía aérea es la vaporización de granulomas(5). Los resultados de nuestros pacientes han sido muy satisfactorios con resultados funcionales excelentes sin estenosis cicatricial posterior. En la parálisis de cuerdas vocales en adducción permite realizar una aritenoidectomía y/o cordectomía posterior, ofreciendo resultados que garanticen una vía aérea suficiente con una calidad de voz aceptable(6,7). Se recomienda respetar la integridad de las comisuras anterior y posterior, para reducir el riesgo de cicatrices y realizar la resección de la mitad o dos tercios posteriores por la posible hipertrofia compensadora(8).<br> Nuestra paciente ha necesitado dos aplicaciones de láser diodo tras las que no presenta disnea y no ha empeorado la disfonía respecto al preoperatorio. Las estenosis subglóticas grado I y II leves pueden manejarse mediante técnicas endoscópicas(5,9). Se describen entre los factores predisponentes al fracaso de la aplicación del láser la longitud de la lesión (mayores de 1 cm), lesiones circunferenciales, la falta de soporte cartilaginoso subyacente o la afectación de la comisura posterior(10,11). La complicación es la exposición del pericondrio o del cartílago, con la consecuente pericondritis o condritis que puede llevar a la formación de tejido de cicatrización y reestenosis. En nuestra opinión<br> el tratamiento estándar para la estenosis subglótica es la cirugía, y el láser debe quedar reservado para casos muy seleccionados. Algunos autores consideran que el Nd-YAG, el KTP y el diodo pueden tener una mayor tasa de reestenosis respecto al láser CO2. Por último, gracias a la absorción del láser por la hemoglobina se usa en lesiones vasculares. Desde que se utilizó por primera vez el láser CO2 para el tratamiento de angiomas subglóticos hace casi 30 años, el manejo endoscópico forma parte del arsenal terapéutico, junto con la corticoterapia y la cirugía abierta. Las lesiones pequeñas, unilaterales y únicas son que ofrecen mejores resultados a la aplicación del láser, mientras que en los angiomas circunferenciales o bilaterales debe considerarse la indicación quirúrgica(10,12). En otros pacientes puede utilizarse de forma complementaria junto con los corticoides para reducir el tamaño del angioma, mientras estos hacen efecto o en combinación con técnicas quirúrgicas. En nuestra serie uno de los casos se trató complementariamente con corticoides y los otros dos casos requirieron una cirugía posterior, al producir la cicatrización del procedimiento una estenosis subglótica cicatricial.<br> El tratamiento del linfangioma mediante la tecnología láser (Nd:YAG, CO2 láser o láser diodo) tiene la ventaja de menor dolor postoperatorio y menor hemorragia(13). Al reducir el tamaño del tumor contribuye a resolver la obstrucción y es interesante su uso como tratamiento sintomático en caso<br> de obstrucciones con afectación intrínseca de la vía aérea(13,14). Debe complementarse con otras técnicas (terapia esclerosante y resección quirúrgica). Cada una de estas anomalías puede abordarse con distintas técnicas quirúrgicas. El láser ofrece frente a la cirugía abierta convencional un manejo endoscópico con menor invasividad y una más rápida recuperación.De los distintos tipos de láser el más ampliamente utilizado y descrito en la literatura para el tratamiento de lesiones en la vía aérea es el láser de CO2. En comparación con el láser Nd:YAG, sin aplicación por su alta capacidad de penetración (hasta 4 mm), el láser de dióxido de carbono presenta menor penetración (de 30 μm) con un mínimo efecto termal, lo que lo convierte en el láser ideal para su uso en la vía aérea pediátrica(<br> 9). Su longitud de onda de 10,6 μm se absorbe de forma preferente por el agua, y actúa en la parte invisible del espectro (por lo que ha de ser utilizado junto con un haz lumínico).<br>Su capacidad hemostática está reducida a la microcirculación (vasos de un calibre menor a 0,5 mm).<br> La principal desventaja de este tipo de láser es que no puede ser transmitido a través de fibras y ha de manejarse por medio de un brazo articulado, lo que hace necesario la utilización de un broncoscopio rígido, dificultando su uso en lesiones distales o de lóbulos superiores y en niños de menos de 7<br> kg de peso(15). Otro de los láseres utilizados es el KPT que emite a una longitud de onda de 532 μm (visible) siendo absorbido por cromóforos con una capacidad de penetración de 0,9 mm. Tiene<br>la ventaja de transmitirse a través de fibras ópticas con mayor accesibilidad. Estas características lo hacen especialmente útil en las lesiones vasculares distales(5). De entre todos los láseres disponibles en el mercado nuestra elección es el láser diodo, un tipo de láser electrónico semiconductor. El diodo es un componente electrónico constituido por dos materiales semiconductores que tiene el tamaño aproximado de un grano de arena, lo que lo convierte en uno de los láseres más pequeños del mercado. Para controlar el flujo de corriente eléctrica a través del diodo que genera la luz láser se utiliza un complejo sistema de microprocesadores. El haz de luz obtenido se transmite por un sistema óptico hasta una fibra óptica, medio de aplicación en la lesión. Esta transmisióna través de fibras ópticas, una de sus principales ventajas, permite su aplicación por medio de broncoscopios flexibles<br> y favorece su uso de forma endoscópica reduciendo la morbilidad y el mejorando el postoperatorio(7). Utilizado en el modo de contacto, el láser diodo puede usarse para incisión con muy<br>buen control hemostático, escisión, vaporización o coagulación de tejidos blandos. Permite una excelente retroalimentación táctil con gran control para el cirujano. Su profundidad máxima<br> de penetración es de 300 μm. Para conseguir un adecuado equilibrio entre corte y termocoagulación ha de usarse con una potencia media de 10 W. Otra de sus ventajas es su pequeñotamaño. Existen disponibles en el mercado equipos compactos, de bajo peso y muy fáciles de transportar.<br> Asociadas al uso del láser en la vía aérea se describen diversas complicaciones: entre las menores nos encontramos con dolor, fiebre, broncoespasmo, estridor transitorio por edema postoperatoio y atelectasia(1). Las complicaciones mayores que pueden aparecer son la perforación, hemorragia, fuego<br> o cicatrices hipertróficas(15). No hemos encontrado ninguna estas lesiones en nuestros pacientes. Tomando las precauciones correspondientes, la cirugía con láser presenta un mínimo riesgo para el paciente, el cirujano y el resto del personal de quirófano. Es obligatorio un protocolo estricto de su<br> utilización y el uso de instrumentos no reflectantes por el riesgo de lesiones por quemadura por el haz del láser por la reflección del rayo sobre las superficies. También es obligatorio el uso de gafas de una longitud de onda específica con visores laterales por el peligro de lesiones oculares. La complicación más grave es la formación de fuego en la vía aérea por la ignición de componentes del tubo endotraqueal o de partículas carbonaceas en la vía aérea. Los tubos de cloruro de polivinilo son altamente inflamables y nunca deben de utilizarse mientras el láser esté en aplicación. Los tubos endotraqueales de Rüsh son tubos de goma, que reforzados adecuadamente con cinta de aluminio pueden usarse para la intubación en la laserterapia. No existen en tamaño pequeño y el reforzamiento puede hacerlo voluminoso impidiendo su uso en niños(16). Nosotros prescindimos de los tubos<br> endotraqueales y utilizamos la mascarilla laríngea para el control de la vía aérea. Las concentraciones de oxígeno se deben reducir al 30% mientras se esté aplicando el láser.</div> <div align="left"><br></div> <div align="left">CONCLUSIONES</div> <div align="left"><br>El tratamiento quirúrgico endoscópico con láser puede usarse de forma segura y es altamente eficaz en pacientes seleccionados con anomalías de la vía aérea. Las lesiones saculares, mucosas, granulomas y anomalías de los aritenoides son, en nuestra experiencia, una excelente indicación. En otras situaciones el láser es un buen complemento, por lo que ha de tenerse en cuenta a la hora de plantear las distintas posibilidades terapéuticas, precisando siempre hacer un enfoque individualizado y seleccionando cuidadosamente sus indicaciones. De entre los láseres disponibles en el mercado nuestra elección es el láser diodo, debido a la mayor capacidad de coagulación con mínima necrosis y su aplicación por contacto mediante fibra óptica, que le confiere una gran operatividad y precisión.</div> <div align="left"><br></div> <div align="left">Wilmer J. Sánchez<br>V-19358601<br>Seccion 1<br>Fuente: <a href="http://www.secipe.org/coldata/upload/revista/21206.pdf">http://www.secipe.org/coldata/upload/revista/21206.pdf</a></div> Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-684120552459194137.post-77715341598491596632010-11-27T12:29:00.001-04:302010-11-27T12:29:07.176-04:30Welding with diode lasers<div class="FMAFrame_Article_Content"> <div class="subhead">This laser technology may prove attractive for thin metal applications</div> <div class="articleauthor">By <a href="http://www.thefabricator.com/author/sri-venkat"><font color="#ff9900">Sri Venkat</font></a> </div> <div class="articlepublisheddate"><strong>October 14, 2008</strong></div> <div class="summary">High-power diode lasers are just beginning to make an impact on welding applications. They are also physically smaller than other lasers, and their initial capital cost is not as large as it might be for traditional welding lasers because diode lasers have fewer system components.</div> <br>While lasers have been used in welding for many years, this is still an active area of technological development. In particular, improvements in traditional welding lasers, together with the introduction of entirely new types of lasers, have expanded the capabilities of this technique and changed the cost characteristics of laser welding.<br> High-power diode lasers are just beginning to make an impact on welding applications. They are physically smaller than other lasers, and their initial capital cost is not as large as it might be for traditional welding lasers because diode lasers have fewer system components.<br> <h2>Laser Welding Modes</h2>Before delving further into welding with diode lasers, it makes sense to discuss the different laser welding techniques: keyhole and conduction welding. Both of these are typically performed autogenously—that is, no filler metal is added to the joint.<br> Keyhole, or deep-penetration, welding is probably the most common. In keyhole welding, the laser is focused to achieve a very high-power density—typically at least 1megawatt/cm<sup>2</sup>—at the workpiece. At the center of the focused beam, where the laser power density is usually highest, the metal actually vaporizes, opening up a blind hole, the keyhole, into the molten metal pool. Vapor pressure holds back the surrounding molten metal and keeps this hole open during the process. The metal vapor also radiates laser energy into the molten metal along the side of the keyhole, transferring energy through the entire depth of the keyhole and resulting in a weld with a deep aspect ratio.<br> The small size of the keyhole region results in a relatively small fusion zone and heat-affected zone (HAZ). Furthermore, the highly localized application of heat means that the workpiece both heats up and cools down rapidly, which can minimize grain growth in high-strength, low-alloy steels. But even though no filler material is typically used for keyhole welding, the high temperatures can vaporize volatile materials, producing a different composition in the fusion zone than in the base metal. In hardenable steels, rapid cooling generates fully martensitic fusion zones and hardened HAZs.<br> In contrast, if the threshold laser power required to initiate a keyhole is not reached, then only surface melting occurs. The laser energy is absorbed almost entirely at the surface, and conduction distributes the heat throughout the bulk material; conduction welding is the result. Conduction mode welds are typically shallow and have a bowl-shaped profile.<br> The HAZ is larger than for a keyhole weld, and the transition from the fusion zone to the base metal is smoother and more gradual.<br>The gentler heating cycle produced with conduction mode welding avoids the formation of martensite and generally doesn't evaporate lighter alloying metals. As a result, changes in alloy properties between the base metal and fusion zone are minimized.<br> Keyhole welding requires that a high threshold power be reached to start the process, resulting in a narrow process window. Keyhole mode welding is suitable for deep-penetration welds for which high aspect ratios are desirable. However, conduction welding works over a relatively large linear power range. This means that the delivered power can be adjusted until the ideal conditions for the particular application are achieved. Taken together, the combination of power control and shallow penetration makes conduction mode welding most suitable for delicate, heat-sensitive parts and thin metals.<br> <h2>Traditional Welding Lasers</h2>Several different laser technologies are currently employed for welding (see<strong>Figure 1</strong>). The specific characteristics—such as output beam and cost factors—of each laser type determine the ways in which it can be used for welding. The most commonly encountered welding laser types are CO<sub>2</sub>and solid-state (lamp-pumped or diode-pumped).<br> <div style="WIDTH: 400px" class="centerfig"><img alt="Laser types diagram" src="http://image.thefabricator.com/a/welding-with-diode-lasers-laser-types-diagram.gif" width="400" height="126"> <strong>Figure 1</strong><br>Several laser types are used in welding. Only a few make sense for keyhole mode welding.</div> <br>Fiber lasers were introduced several years ago and have been adopted in some important niches. High-power diode lasers also have been available for a few years, but are still just making their entry into welding applications.<br> CO<sub>2</sub>lasers output well into the infrared wavelength and typically provide a high-power, well-collimated pencil beam of just a few millimeters in diameter. While the infrared light of the CO<sub>2</sub>laser is not well-absorbed by most metals, the combination of very high power and small beam diameter yields the power density necessary to initiate keyhole welding. CO<sub>2</sub>lasers are not the most electrically efficient of laser technologies, requiring more input electrical energy to be converted into useful laser light. Also, their infrared light cannot be delivered by optical fiber.<br> In solid-state lasers, the light from either a lamp or a series of diode lasers is focused, or pumped, into a laser rod, which then emits a small, well-collimated beam of laser light in the near infrared. This beam can be fiber-delivered. (A variant on this is the disk laser, in which the solid-state laser medium is disk-shaped instead of a rod; disk lasers are all diode-pumped.) Solid-state lasers are used mostly for conduction welding.<br> The basic configuration of lamp-pumped solid-state (LPSS) lasers makes them less electrically efficient than other laser technologies. The lamps also must be replaced every few months. However, this legacy technology is well-established and -understood by most in the manufacturing industry.<br> Diode-pumped solid-state (DPSS) lasers are less complicated and have lower consumables cost, but their initial purchase price is higher.<br>Fiber lasers are conceptually like DPSS lasers, but the laser rod is replaced with an optical fiber as the laser medium. Single-mode fiber lasers, which produce light that can be focused to a small spot, deliver output in the same power and wavelength range as DPSS lasers. However, they can be focused to a smaller spot to achieve the power density necessary for keyhole welding.<br> Multimode fiber lasers can deliver tens of kilowatts, but in a bigger spot size and with lower power density, making them suitable for conduction mode welding.<br> <h2>Enter Diode Lasers</h2> <div style="WIDTH: 470px; HEIGHT: 170px" class="rightfig"><img alt="Diode laser systems" src="http://image.thefabricator.com/a/welding-with-diode-lasers-diode-laser-systems-closeup.jpg" width="150" height="136"> <strong>Figure 2</strong> Diode laser systems are very compact when compared to other laser types offering similar output power.</div> <br>The diode laser is a small semiconductor device that uses electrical current as its energy source. Typically, higher-power diode lasers output in the near infrared, at a slightly shorter wavelength than fiber or solid-state lasers. A typical diode laser emitter might produce at most a few watts of output power. However, it is possible to fabricate numerous emitters on a single, monolithic substrate or bar with a total output as high as 100 W. These bars can, in turn, be combined in horizontal and vertical stacks to produce high-power direct diode laser systems with total output power in the multikilowatt range.<br> Because of the inherent optical characteristics of diode lasers, their light output spreads out rapidly once it exits the device. As a result, the light from a diode laser system cannot be focused into a small spot, precluding keyhole welding. However, it is possible to collect the output from the individual diode emitters into an optical fiber with output that then delivers the power density necessary for conduction welding.<br> Diode lasers offer several distinct advantages as a welding source. For example, the process of converting electrical energy into light is many times more efficient in a diode laser because fewer steps are involved in generating the laser light. There is no excitation of a gas or need to drive a pump light source, for example. The entire electricity-to-light conversion takes place directly within a semiconductor chip.<br> Also, because the diode lasers themselves are monolithic, miniature devices, diode laser systemstake up little room.While the semiconductor bars must be mounted on heat sinks and require external optics, the system does not have as many individual bulk components, such as laser crystals, end mirrors, and pumping devices, as other laser types do.<br> <h2>Welding With Diode Lasers</h2>Diode lasers are best-used for conduction mode welding of thin metals. Because of their small size (see <strong>Figure 2</strong>), diode laser systems can be mounted directly on robot arms and moved relatively quickly. Alternatively, the ability to deliver the output through long lengths—as much as 100 feet—of optical fiber allows a high level of flexibility in terms of where the laser system is located. It also enables beam delivery into tight or hard-to-access spaces.<br> Typical applications would include under-hood welding of components in automobile manufacturing and welding of heat-sensitive medical devices, such as pacemakers.<br>More important, diode lasers can be used with the same materials and alloys that are currently processed with conduction welding. Typical examples are medium- and high-carbon steels, which tend to form an undesirable martensitic fusion zone when subjected to the high temperatures and fast temperature cycling associated with keyhole welding.<br> The galvanized, or zinc-coated, steels commonly used in automotive applications also can be welded with diode lasers. Again, these are problematic with keyhole welding because the zinc melts rapidly, whereas the lower temperature of conduction welding results in a fusion zone that has a uniform dilution of zinc and steel with no porosity.<br> Diode lasers are also suitable for welding stainless steel. Typical examples are medical devices, reactors, and aerospace components. Again, this is because the lower process temperature doesn't cause removal of more volatile alloying elements from the fusion zone. Additionally, stainless steels are generally increasingly reflective at longer wavelengths, so the shorter wavelength of the diode laser results in incrementally better light absorption and, thus, higher efficiency.<br> The higher absorption of shorter wavelength light is even more pronounced in aluminum, which has a significant dip in its reflectivity in the near infrared. Aluminum alloys containing volatile alloying materials (such as magnesium), which are difficult to keyhole-weld, can be successfully conduction-welded with diode lasers.<br> <br>Wilmer J Sánchez<br>V-19358601<br>seccion 1<br>Fuente: <a href="http://www.thefabricator.com/article/laserwelding/welding-with-diode-lasers">http://www.thefabricator.com/article/laserwelding/welding-with-diode-lasers</a></div> Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-684120552459194137.post-58603461410732378892010-11-27T12:25:00.001-04:302010-11-27T12:25:42.987-04:30Diode-Laser Pumps - High-power diode lasers advance pumping applications<center><i>Enhancements in diode pump efficiencies, wavelengths, and on-chip gratings have dramatically improved laser-system compactness, efficiency, power, and beam quality.</i></center><br> <h2>LAURENT VAISSIÉ, TOM STEELE, PAUL T. RUDY</h2>The most common application of high-power diode lasers is to pump the gain media of solid-state and fiber-laser systems. Over the last two decades, the availability of high-power diode pumps at wavelengths like 808 nm has enabled enormous improvements in laser-system operating efficiency and compactness compared to traditional lamp-pumped lasers. However, those diodes have otherwise not been optimal for the broadening array of pump applications. Specifically, diodes have had only moderate spatial brightness, a limited range of wavelengths available, and poor spectral stability requiring precise temperature control, which adds complexity and cost.<br> Recent advances in diode efficiencies have improved the performance of diode-pumped lasers, and pumps with higher spatial brightness have enabled rapid deployment of fiber lasers. Additionally, new pump wavelengths have emerged to enable pumping of novel laser media, as well as superior laser performance of established media. More recently diode pumps with on-chip gratings that stabilize the wavelength have been developed, offering the "athermal" performance of lamp pumping with the high efficiency of diode pumping. Innovators have also made numerous refinements in diode epitaxial structure designs, regrowth techniques, and material systems configurations, enhancing diode suitability for a variety of exciting new pumping applications.<br> Together, these pump-diode advances are enabling dramatic improvements in laser-system compactness, efficiency, power, and beam quality, while at the same time reducing thermal management, cost, and complexity in the system.<br> <h2>Higher efficiency</h2>Substantial progress has been made over the last several years in improving the electro-optical efficiency of aluminum gallium arsenide (AlGaAs) diode lasers. Government-sponsored programs in the U.S. and Europe, as well as privately funded initiatives by several manufacturers have increased the electrical-to-optical efficiency of commercial off-the-shelf high-power diode lasers from the 40% to 50% range to the 50% to 60% regime. Devices with high efficiency of more than 70% have been demonstrated in the lab and are expected to be released commercially in the near future. In the U.S., for example, the DARPA-funded Super-High-Efficiency Diode Sources (SHEDS) program was launched in the fall of 2003. It was motivated by the desire to improve the efficiency of high-power diode-pumped laser systems, which can intrinsically be quite efficient if the pump-diode efficiency is high. The program involved eight partners from industry and academia aiming to fabricate diode lasers with 80% electrical-to-optical efficiency. While the participants in that program focused efforts on 976 nm, other related efforts in this arena have increased the efficiency of 808 nm devices as well.<br> <h2>Spatial brightness</h2>Single-emitter technology based on volume manufacturing developed for telecommunications has produced an increase in diode brightness. Today, several companies offer 10 W of power from a 100-µm-core fiber at 915 or 980 nm with low numerical aperture while integrated single-emitter arrays achieve 350 W out of a 200-µm-core fiber.<br> At 808 nm, the photon energy is higher, and the risk of catastrophic optical damage increases. New passivation techniques based on regrowth technology allow quasi-CW (QCW) operation of fiber-coupled devices as high as 100 W out of a 400 µm core fiber from a low-fill-factor single-bar device. For free-space applications, progress in hard-solder technology and diode efficiency also enable high-fill-factor bars (50%) to reach 300 W at 808 nm and over 1 kW at 980 nm.<br> Pump-diode manufacturers have also improved brightness from fiber-coupled modules with "cladding-free" power for fiber-laser pumping, enhancing conversion efficiency and limiting risks of damage for pump combiners (see Fig. 1).<br> <table style="WIDTH: 325px; CLEAR: right" border="0" align="center"> <tbody> <tr> <td align="middle"><img border="0" align="center" src="http://images.pennnet.com/articles/lfw/thm/th_0806lfw03f1.gif"><br><br><br> <center>FIGURE 1. Fiber-laser manufacturers demand spatial beam profiles from a "cladding-free" 100-µm-core fiber-coupled module to avoid power leakage and component damage. (Courtesy of QPC Lasers)</center></td></tr></tbody></table> <br> <h2>Extending reach</h2>The 808 nm band has traditionally been the workhorse pump wavelength for neodymium (Nd)-doped solid-state crystals. More recently, demand for 915, 940, and 980 nm fiber-coupled diodes has increased for pumping fiber lasers. In addition, new wavelengths have been developed to enhance diode-pumped solid-state laser efficiency and performance. Pumping Nd:YVO4 (vanadate) for example, at 888 nm accesses a low and isotropic absorption region, with equal coefficients for both states of polarization as well as higher efficiency from a reduced quantum defect between the emission and absorption wavelengths. This allows for reduced thermal load effects and eliminates the sensitivity to pump polarization, so flexible delivery of the pump light through a multimode fiber can be used (see Fig. 2).<sup><b>1</b></sup><br> <table style="WIDTH: 325px; CLEAR: right" border="0" align="center"> <tbody> <tr> <td align="middle"><a href="javascript:OpenLargeWindow(265014,650,666,'IS');"><img border="0" align="center" src="http://images.pennnet.com/articles/lfw/thm/th_0806lfw03f2.gif"></a>FIGURE 2. An absorption spectrum for 888 nm pumping of Nd:YVO4 for high-power lasers reveals low, anisotropic absorption observed at 888 nm, which enables multimode fiber delivery of pump power and reduces thermal-load effects. (Courtesy of L. Mcdonagh et al. and SPIE).</td> </tr></tbody></table><br><br>Improved diode growth techniques and new passivation technology have enabled 792 nm pumps for eye-safe thulium fiber lasers. Record efficiencies of 65% were recently achieved due to unique material interactions when pumping around 792 nm, effectively exciting two thulium ions with a single-pump photon. Today, 792 nm high-brightness pump lasers up to 50 W coupled into 100-µm-core fibers are commercially available.<br> In the eye-safe regime, wavelength-stabilized high-power diodes at 1532 nm are replacing fiber-laser pump sources, enabling erbium (Er)-doped YAG high-power lasers with low quantum defects.<sup><b>2</b></sup> Pump diodes with up to 90 W from a 400 µm fiber core and 700 W from a 25-bar stack with reduced temperature sensitivity are now available.<br> <h2>Athermal pumping</h2>Emerging nanosecond and ultrafast fiber lasers based on ytterbium (Yb)- or Er:Yb-based materials require high absorption per unit length at 976 nm to minimize nonlinearities and improve conversion efficiency.<sup><b>3</b></sup> However, absorption at 976 nm is narrow and requires pumping with accurate center wavelength, narrow bandwidth, and stability versus temperature. Several promising materials for high-power thin-disk lasers such as Yb:lutetium oxide (Yb:Lu2O3) or alkali-vapor lasers also rely on such pump-diode performance to unleash their potential.<br> In high-power CW applications, system designers look for a reduction of the quantum defect to operate with less heat dissipation, lower risk of catastrophic damage, and enhanced conversion efficiency. However, such preferred wavelengths often have narrow absorption bandwidths and require pumping with narrow emission linewidth as well as accurate center wavelength, such as 1532 nm for Er:YAG. Quasi-CW operation of pump diodes also benefits from a reduced wavelength-temperature coefficient, limiting thermal effects linked to steep variation in drive current and maintaining a narrow bandwidth required for efficient pumping. Finally, defense and portable consumer-electronics applications require pump diodes to maintain accurate center wavelength during operation despite temperature variations as high as 80°C. Improving the stability and the spectral narrowing of high-power laser diodes is therefore critical so that they can simultaneously deliver the efficiency associated with diode pumping and temperature-insensitivity provided by lamp pumping.<br> <h2>Wavelength stabilization</h2>Various methods have been tested to improve the spectral brightness, stability, and accuracy of laser diodes. These approaches include external components using volume Bragg gratings, fiber Bragg gratings, or external lenses with bulk gratings. For instance, emission based on external volume-Bragg-grating stabilization typically provides very narrow linewidth (less than 0.1 nm) and a low wavelength-temperature coefficient, typically on the order of 0.01 nm/°C, with up to 90% of the power locked in a narrow spectrum.<br> However, approaches based on external components require sensitive and high-precision alignment, costly additional optics, and specially designed diode facet coatings. Also, the operation of the laser diode is restricted to a narrow current range to maintain wavelength locking due to the gain-peak shift of the diode versus current. Finally, the locked bandwidth may actually be too narrow for pumping some solid-state materials, saturating the gain and limiting the output power.<br> Recently, lasers with grating devices have helped overcome these challenges for high-power lasers over a broad range of wavelengths from 792 to 1550 nm.<sup><b>4</b></sup> These metal-organic chemical-vapor-deposition-grown gallium-arsenide-based and indium-phosphide-based lasers include internal gratings that narrow the spectral linewidth to less than 0.2 nm, reduce wavelength-temperature sensitivity to less than 0.1 nm/°C, and ensure that the device operates at the required wavelength. These devices are fabricated using a wafer-based process, with the gratings defined after a first epitaxial growth by optical lithography into a photoresist layer, followed by etching, then finalized during a regrowth process.<br> <h2>High-performance diodes</h2>Efficient pumping of alkali-vapor lasers such as rubidium or cesium is one of the most demanding pumping applications for laser diodes due to a very narrow absorption line (approximately 10 GHz). Recently, spectral linewidth as narrow as 30 pm was obtained by locking a 30 W laser-diode bar at 780 nm with a volume Bragg grating, reporting 85% absorption of the laser radiation.<sup><b>5</b></sup><br> For high-peak-power fiber lasers, wavelength-stabilized, high-brightness, fiber-coupled modules at 976 nm are now available commercially, offering a dramatic reduction of the wavelength temperature coefficient from 0.3 nm/°C to 0.074 nm/°C. Similarly, the center wavelength accuracy as a function of applied current is measured at 0.089 nm/A, showing great promise for QCW operation of these devices (see Fig. 3). Internal gratings also enable high-temperature operation of pump diodes with center wavelength locked and tuning at only 0.07 nm/°C up to at least 60°C.<br> <table style="WIDTH: 325px; CLEAR: right" border="0" align="center"> <tbody> <tr> <td align="middle"><a href="javascript:OpenLargeWindow(265014,650,666,'IS');"><img border="0" align="center" src="http://images.pennnet.com/articles/lfw/thm/th_0806lfw03f3.gif"></a>FIGURE 3. On-chip grating stabilization of laser diodes enables high power, narrow bandwidth, and reduced sensitivity to temperature. A six-channel module produces 330 W at 976 nm with less then 0.5 nm bandwidth for fiber-laser pumping.</td> </tr></tbody></table><br><br>Diode-laser pump sources are far from mature, and continue to evolve to better suit the challenges of a broadening range of diode-pumped laser applications. Recent breakthroughs in single-emitter brightness, wavelength stabilization, and new wavelength availability offer a wide and unprecedented palette to laser-system designers.<br> <br>Wilmer J Sánchez<br>V-19358601<br>Seccion 1<br>Fuente: <a href="http://www.optoiq.com/index/photonics-technologies-applications/lfw-display/lfw-article-display/330758/articles/laser-focus-world/volume-44/issue-6/features/diode-laser-pumps-high-power-diode-lasers-advance-pumping-applications.html"><font color="#ff9900">http://www.optoiq.com/index/photonics-technologies-applications/lfw-display/lfw-article-display/330758/articles/laser-focus-world/volume-44/issue-6/features/diode-laser-pumps-high-power-diode-lasers-advance-pumping-applications.html</font></a> Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-684120552459194137.post-17443872735235053962010-11-27T12:23:00.001-04:302010-11-27T12:23:24.388-04:30MLT-Diode Laser targets veterinary applications<a style="MARGIN-BOTTOM: 1em; FLOAT: left; CLEAR: left; MARGIN-RIGHT: 1em; cssfloat: left" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh2lwBY6hLMre5kplOxHlfoN7W_Y2TiyTSHibbQLEkLAKRDRxMScQsYPNhL3QdMiCSyNL6CgKc1TKIEXOwRkOqjjLDOfFQxtLeKdnW6RM3gb6lyQOHk7oNHmITs3zmekaCzcCXOZmgWGJI/s1600/veterinaria.gif"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh2lwBY6hLMre5kplOxHlfoN7W_Y2TiyTSHibbQLEkLAKRDRxMScQsYPNhL3QdMiCSyNL6CgKc1TKIEXOwRkOqjjLDOfFQxtLeKdnW6RM3gb6lyQOHk7oNHmITs3zmekaCzcCXOZmgWGJI/s320/veterinaria.gif" width="320" height="307"></a>Horiba Medical has added MLT-Diode Laser systems, which are specifically designed for veterinary medicine, to its portfolio of animal healthcare products.<br> <br>Supported with a range of accessories, the MLT-Diode Lasers are versatile and can be used in a variety of veterinary applications, including surgery, endoscopy, dentistry and irradiation.<br><br>The two models - the MLT-Diode Laser Class and Premium - both feature easy-to-use touch-screen controls and are adaptable to each user's individual preferences.<br> <br>Designed with small animal practices in mind, the Classic has a performance output of 8W, while the Premium model is ideal for equine medicine with an output of 15W.<br><br>For ease-of-use, the system is mounted on a mobile cart with a protection case, allowing the whole system to be moved between treatment rooms and enabling near-patient application.<br> <br>During surgery, the MLT-Diode Laser can be used to cut tissues like a scalpel with the diameter of the optical fibres determining how fine the incision will be.<br><br>The high temperatures involved - up to 300C - cause the cells of the treated tissues to vaporise and the surrounding blood vessels to coagulate, minimising bleeding and preventing haemorrhage.<br> <br>The MLT-Diode Laser also kills up to 99.9 per cent of bacteria and viruses, reducing surgical site infections and promoting faster wound healing. The optical fibre of the MLT-Diode Laser can be run through the working channel of an endoscope.<br> <br>The laser beam is conducted through a thin and flexible optical fibre from the diode to the fibre tip where it exits. This makes visual monitoring of endoscopic laser application possible.<br><br>The slim surgical hand piece makes the MLT-Diode Laser an ideal tool for dental and oral cavity surgery, including oncology applications, sterilisation of tooth roots, and removal, sterilisation and treatment of periodontal tissue.<br> <br>With output levels as high as 5W and a special defocusing hand piece, the MLT-Diode Laser can be used for laser irradiation applications, such as impaired wound healing and diseases of the locomotive system.<br><br>The MLT-Diode Laser uses a wavelength of 980nm for optimum irradiation results, providing shorter irradiation times and longer intervals between treatments.<br> <br>Wilmer J. Sánchez<br>V- 19358601<br>Seccion 1<br>Fuente: <a href="http://www.laboratorytalk.com/news/abx/abx152.html"><font color="#ff9900">http://www.laboratorytalk.com/news/abx/abx152.html</font></a> Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-684120552459194137.post-39447638300921839802010-11-27T12:18:00.001-04:302010-11-27T12:18:49.854-04:30Miniaturized multicomponent laser Doppler anemometers using high-frequency pulsed diode lasers and new electronic signal acquisition systems<div class="gmail_quote"> <div> <div> <div> <h2> <div><font size="2"><strong>D. Dopheide and V. Strunck</strong>Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Laboratory for fluid flow measurement techniques, Bundesallee t00, D-3300 Braunschweig, E R. Germany<br><br><strong>H. J. Pfeifer</strong>German-French Research Institute (ISL), 12, rue de l'Industrie, F-68 301 Saint-Louis, France<br> <br></font><font size="2"><em><strong> Abstract.</strong> The unique advantages of high-frequency pulsed diode laser for fringe type laser Doppler anemometry is described. Unlike the known LDA-technique using cw-lasers, pulse repetition rates much higher than the Doppler frequencies and pulse durations in the nanosecond range will be applied. This technique offers a number of benefits: Firstly, in pulse mode the time-averaged number of photons may be considerably higher than in cw-mode and secondly, the output power of single pulses emitted from diodes offers very high output power and can be synchronized with the sampling process of the data acquisition system. Thirdly, multi-component velocity measurements can be made using only one receiver and one signal processing chain at identical wavelengths of all components without any crosstalk. The corresponding techniques of"pulse integration" and "coherent sampling" will be described in detail and the advantages and limitations in comparison to conventional cw-mode LDAs will be pointed out. The experimental verifications of the new techniques are described as far as they have been performed until<br> nOW.</em></font><br></div></h2> <div> <div> <div> <div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><strong>1 Introduction</strong></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">The introduction of diode lasers for LDA will give the most impressive progress in the development of miniaturized optical flow sensors which offer new possibilities in flow-diagnostics. The present paper describes the benefits of a new idea for a multicomponent miniature diode laser LDA.</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">For a great number of flow investigations, it is of importance to know several velocity components, in particular when, e.g., the shear stresses are to be measured in highly turbulent flows. This requires the simultaneous measurement of all three velocity components. </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">The LDA technique allows several components to be measured at the same time; in this case, it is common practice that either all components of an individual particle are determined or that within a certain interval of time three components of different particles are measured. </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">The design of a miniaturized diode laser LDA for two or three velocity components will be described which needs only one wavelength for all components, one photodetector and one signal processor for all channels using the "coherent sampling" technique. </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">In the first part the state-of-the-art of diode laser technique will be described. The second section explains the idea of high-frequency pulsing, and at last the design of the new multicomponent technique will be outlined and discussed.</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><strong>2 State-of-the-art of diode lasers for LDA</strong></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">Fluid flow research can be very easily performed using diode lasers and photodiodes as has been outlined by Dopheide et al. (1986). In this publication detailed experimental studies are described proving that GaA1As-laser diodes can be used with Si-photodiodes in a very advantageous way. The authors examined in detail the most important characteristics of these devices and studied the differences between gain guided and index guided laser diodes. In addition, they carried out comparison measurements with respect to attainable signal-to-noise ratios.</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">Advantages of diode lasers over gas lasers are not only their small size, low energy consumption and high eliability but also, from the physical point of view, the fact that the spectral sensitivity of Si-photodiodes shows a maximum at a wavelength of about 830 nm which is the same wavelength at which GaA1As-laser diodes emit maximum power. In this region, the quantum efficiency of Si-photodiodes can attain 90% and maintain a very low self-noise. Therefore, much higher signal-to-noise ratios can be achieved as compared with the combination of gas lasers and photomultipliers as it was shown in detail by Dopheide et al. (1987 a, 1988 a). </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">The problems of wavelength stabilization and wavelength measurement are described in these papers. A portable wavelength stabilized backscatter LDA for velocity measurements up to 200 m/s was described by Dopheide et al.(1988b). </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">In 1988 several other miniature LDA systems have been presented with very interesting features. For example, Damp (1988) presented an extremely compact laser diode LDA. Brown et al. (1988) developed a battery driven LDA with infrared remote control. Bopp et al. (1988) demonstrated different applications of a simple diode LDA. </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">Applications of a wavelength stabilized, high performance two-component diode laser LDA for phase Doppler measurements have been described by Bauckhage et al (1989). In this paper an advanced Phase Doppler LDA for particle sizing and velocity measurements in a backscatter arrangement using diode lasers and avalanche diodes will be presented.</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">Rapid development of technology led to single stripe emitters with output powers up to 100 mW which are now commercially available (by SDL and SONY). Using these diodes and high performance avalanche diodes it is possible to obtain signal-to-noise ratios which are similar to signalto- noise ratios obtained with a combination of a 300 mW gas laser and a photomultiplier. Generally, the signal-to noise ratios are three or four times better than those of conventional LDAs. This is true mainly because the quantum efficiency of the photodetectors is superior by the same factor.</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">However, for a number of applications in fluid mechanics, e.g. in high speed measurement, much higher optical power should be very useful. Manufacturers of semiconductor components have developed phased diode arrays with output powers of some hundred milliwatts up to several watts. </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">Dopheide et al. have demonstrated, how to use these phased arrays for LDA (1987a) and for the laser array velocimeter (1988 c). Such a "Laser Array Velocimeter (LAV)" is very simple, extremely small and needs no wavelength stabilization. It may be very useful in aerospace and high speed applications as has been pointed out by Strunck et al. (1989). </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">A different way to increase the output power of "single stripe" diode emitters will now be considered for LDA use. A very interesting possibility to increase the optical output power of single element laser diodes is to operate them in pulse-mode. </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">It is a well-known fact that the time-averaged output power of some types of lasers may be increased considerably by pulsed-mode. Sommer and Pfeifer (1986) described a pulsed LDA system for long range applications using a frequency-doubled Nd: YAG laser. In this case, however, the pulse duration was much longer than the inverse of the Doppler frequency, i.e. longer than 50 us.</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">The optical output power of the laser diodes mentioned above can not be increased considerably with pulse duration in the microsecond region and above, because at such long pulses the diodes attain the thermal equilibrium, i.e. they work in quasi-cw operation. However, if the pulse durations are in the nanosecond region there are two ways to make use of the short optical pulses.</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">Firstly, the time averaged output power may be increased substantially if the pulse repetition rate is high enough. Some types of diode lasers can be used for LDA in very advanta-geous ways if new signal acquisition procedures are applied ("pulse integration"). Secondly, the output power of a single pulse of short duration can be increased dramatically, and if the high frequency light pulses are synchronized with the time base of a very fast analog-to-digital converter or a similar device (transient recorders), then the particles are illuminated with high laser power only, when the data acquisition is ready to record the pulses. In the time intervals in between the laser is turned off. This signal acquisition method has been called "coherent sampling" and has been described first by Dopheide et al. (1987b).</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><strong>3 Pulsed diode laser LDA</strong></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">The background of the pulse-mode semiconductor LDA using the data acquisition "pulse integration" and the experimental verification have already been published by Dopheide et al. (1989) and will be summarized here. Figure 1 shows in the upper part the time-history of conventional LDA signals as they are obtained in cw-operation. In the lower part the time-history of signals is sketched in the pulse mode. In reality the ratio in amplitude is much higher in favour of the pulsed mode as it is indicated in Fig. 1. The idea and the background of the pulsed mode semiconductor LDA is the fact that the laser pulse duration is significantly shorter than the transit time of the particles through the measuring control volume, and that it is even significantly shorter than the inverse of the Doppler frequency. At the same time, the pulse frequency must be higher than the Doppler frequency by at least a factor of two in order to fulfill the requirements of the Nyquist theorem. As a result two different situations have to be considered as depicted in Fig. 2. Firstly, the time-averaged optical output power/-Pu~s is higher than in cw-mode. In this case the overall time-averaged number of photons illuminating the particles is higher than in cw-operation of the diode.</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both"><a style="MARGIN-LEFT: 1em; MARGIN-RIGHT: 1em" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgluQhADwrAGEppsJENeACTPCUfGhMR9AEeZrVxU2iLnIy302mGfGCfBHeBOWY3uca3xzWq12mU08X9yrDzKlkHZc7jHtmfHaKnvLGg_DwmPChHT4xYtaJk_1t0u6sh-2TtIjHPpnOahFs/s1600/Dibujo.JPG" target="_blank"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgluQhADwrAGEppsJENeACTPCUfGhMR9AEeZrVxU2iLnIy302mGfGCfBHeBOWY3uca3xzWq12mU08X9yrDzKlkHZc7jHtmfHaKnvLGg_DwmPChHT4xYtaJk_1t0u6sh-2TtIjHPpnOahFs/s320/Dibujo.JPG" width="320" height="305"></a></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">The short-time pulsing of the diode laser can result in the optical output power of the laser, Ipuls, becoming much greater than the continuous wave power Icw. The repetition rate of the pulses must be matched to the actual Doppler frequency. It is recommended to select at least four or five pulses per Doppler period in practice as shown in the figure. The result is a light intensity distribution Ifringes in the measurement volume as shown in the lower part of Fig. 2. The interferential fringe field thus exists only for durations in the nanosecond range so that passing particles scatter corresponding light pulses on the photo-detector. With the pulsed system, after "signal integration" to the analog LDA burst, the signal evaluation can take place conventionally with counter-processors.</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">Secondly, the output peak power of a single pulse, Ipuls, can be increased very much, so that the interferential fringe system exists for the short pulse duration thus yielding much higher light intensity, and "coherent sampling" can be applied advantageously. In this mode of operation, in which the high-frequency light pulses are synchronized with the</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both"><a style="MARGIN-LEFT: 1em; MARGIN-RIGHT: 1em" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhPy2q4naPkQYz9HiGVhDuLFUzAhxK2lNKnwu6jatgqVZ_1p5D7zopVtcyavZOJOol3wXaec0Ryjs9MPdcBqWAN6HwqjhFxUH7TgFqF85MgbuiK7-xDeaKuF4cfKD7Kadns9L5IbBHFekQ/s1600/Dibujo1.JPG" target="_blank"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhPy2q4naPkQYz9HiGVhDuLFUzAhxK2lNKnwu6jatgqVZ_1p5D7zopVtcyavZOJOol3wXaec0Ryjs9MPdcBqWAN6HwqjhFxUH7TgFqF85MgbuiK7-xDeaKuF4cfKD7Kadns9L5IbBHFekQ/s320/Dibujo1.JPG" width="320" height="277"></a></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both"><a style="MARGIN-LEFT: 1em; MARGIN-RIGHT: 1em" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEi2XNoUbMRsK2k-fW59GhqHFmZeIDqRmPA610Y8eGW9W7YhXTWnhEysn7PlarIuPJZgBcgYnCuB6Wn3M1363qGqIWqTf2aaqq5xLbc1rwFtKD344b5t0z_FUKgHIuwOvpH9mkQP9KsYTZc/s1600/Dibujo2.JPG" target="_blank"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEi2XNoUbMRsK2k-fW59GhqHFmZeIDqRmPA610Y8eGW9W7YhXTWnhEysn7PlarIuPJZgBcgYnCuB6Wn3M1363qGqIWqTf2aaqq5xLbc1rwFtKD344b5t0z_FUKgHIuwOvpH9mkQP9KsYTZc/s320/Dibujo2.JPG" width="320" height="231"></a></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">time base of a transient recorder, the maxima of the scattered light amplitudes are measured so that the complete light power in the individual pulse contributes to the SNR. </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">The measurement of the amplitude of the light pulses allows the envelope of the LDA burst to be reconstructed and the Doppler frequency to be derived by suitable electronic signal evaluation methods. Then, multicomponent measurements are very easy to be performed.</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><strong>4 Pulsed LDA with signal integration</strong></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">The principle of data acquisition using "signal integration" is shown in Fig. 3. This method can be applied successfully, if the time averaged output power Ipuls is equal or higher than the cw-output power Icw. </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">A laser diode is stabilized in wavelength by a temperature control as described by Dopheide et al. (1986) and driven by a free running pulse generator using an electronic network. The cw-operating point of the diode, the pulse amplitude and the duty cycle, i.e. the pulse duration, can be adjusted in a wide range. They have to be selected for each individual type of diode in such a way that the output power of the diode increases without any loss of the output beam quality. These problems are subject of an ongoing research program at the PTB. All optical parts of the system are similar to a conventional cw semiconductor system. The differences to multicomponent measurements will be pointed out later. On the receiver side a broadband avalanche diode is used. For high frequency applications a special designed diode module with bandwidths of 400 MHz and above was designed. The pulses at the output of the avalanche diode module are then fed into an integrator which forms an analogue signal out of the digital pulses. In the most simple case, a low-pass filter is used as a signal integrator. Such a low-pass filter is always used in LDA if the signal is acquired by counter processors or by similar data acquisition systems. The authors have designed a special computer controlled integrator. The integrator offers the possibility to choose between 16 different integration times. It consists of 16 low-pass filters with a logarithmic scale of frequency limits ranging from 2 kHz to 32 MHz. The resulting LDA-bursts show exactly the same appearance as the bursts obtained in conventional cw LDAsystems, and they can be processed in the well-known counter processors or similar data acquisition systems. </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">Verification experiments for a set-up according to Fig. 3 have been described by Dopheide et al. (1989) using high frequency pulses with repetition rates of 50 MHz and pulse durations of 6 ns. The results clearly indicate that HF-pulsing is a powerful tool.</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><strong>5 Pulsed LDA with "coherent sampling"</strong></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">As pointed out in Sect. 3 "coherent sampling" can be used in a very elegant way, if the peak power of</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">a single diode laser pulse Ipu~s is higher than the average cw-power Icw (Fig. 2).</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">Figure 4 shows the principle of a pulsed LDA with "coherent sampling". As for the system with signal integration the laser diode is wavelength-stabilized by temperature and current control and is driven by a pulse generator. In this case, however, the pulse generator is not running free, but it is controlled by an HF-timebase generator. This generator serves at the time as the external clock of a transient recorder. The aperture time is synchronized with the laser pulses in this way. A variable time delay between the two instruments allows to compensate for different transit times of the pulses.</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">The light pulses with a duration of a few nanoseconds produce for these short time intervals the interference fringe system in the probe volume, and the particles present in the</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both"><a style="MARGIN-LEFT: 1em; MARGIN-RIGHT: 1em" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEg7yLtSxfRDFNvLTUxLNim3y7rcJqlNpIq8RN-tV1SeB9oSXS0bpGRC2OatkH1dktDgazLMyhs-qYTOpwSpuEOsFJKfUjGbbfmCWRVyMmgaMB27cisQw6e2QroVK5c6s6CZUUxqwRTGB2g/s1600/Dibujo3.JPG" target="_blank"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEg7yLtSxfRDFNvLTUxLNim3y7rcJqlNpIq8RN-tV1SeB9oSXS0bpGRC2OatkH1dktDgazLMyhs-qYTOpwSpuEOsFJKfUjGbbfmCWRVyMmgaMB27cisQw6e2QroVK5c6s6CZUUxqwRTGB2g/s320/Dibujo3.JPG" width="320" height="298"></a></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">volume scatter light of these light pulses according to the local light intensity. The pulses from the receiver are fed into the input of the transient recorder without any high- or low-pass filtering. They are sampled exactly at their highest amplitude. As indicated in Fig. 4, the signal stored in the memory of the transient recorder includes the socalled pedestal as it is observed in conventional LDA-arrangements at the output of the photodetector. </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">Verification experiments using "coherent sampling" according to Fig. 4 have been performed, and a digitized LDAsignal is shown in Fig. 5. As it is clearly demonstrated, the LDA-burst including the pedestal will always be measured using this technique </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">The following important characteristics of the new mode of LDA-operation may be summarized: </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">(1)The increase in signal-to-noise ratio in contrast to conventional LDA systems is exclusively determined by the ratio of the light power during the pulses and the light power in cw-mode. The optimum duty cycle, and the pulse amplitude as well as the pulse duration have to be matched to the diode under consideration by preliminary experiments. </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">(2) The mode of operation of the diode has to be adjusted in such a way that the emitted pulses keep their coherence and that the diode operates only in its fundamental TEMoo mode. This frequently prevents the output power from attaining its possible maximum which is about a factor of three or five above the cw-mode. </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">(3)The transient recorder needs a high analog bandwidth at its input due to the short pulses and the high sample rate. This demands for recorders of high quality. The authors apply A/D-converters with bandwidths of 350 MHz and 500 MHz sample frequency. </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">(4) The signals are neither high-pass filtered nor low-pass filtered. This means the lower frequency limit is zero Hertz and the upper limit is given by the upper limit of either the receiving diode or the subsequent amplifier circuits. This,</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both"><a style="MARGIN-LEFT: 1em; MARGIN-RIGHT: 1em" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjo8csqVyqr8hehPNJsZ7sOwZbE1xgqdnGEgxqdQiqLE7VP4NnhJC9jw0-5Ii5J9t2bMQmn2G7jeHbbFy90GGTM1fYlJJXVwGNnso2OiraY1UM-IMKwMBcwSURb0JxqIGM21Iu3DE4GgKA/s1600/Dibujo4.JPG" target="_blank"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjo8csqVyqr8hehPNJsZ7sOwZbE1xgqdnGEgxqdQiqLE7VP4NnhJC9jw0-5Ii5J9t2bMQmn2G7jeHbbFy90GGTM1fYlJJXVwGNnso2OiraY1UM-IMKwMBcwSURb0JxqIGM21Iu3DE4GgKA/s320/Dibujo4.JPG" width="320" height="218"></a></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both"><a style="MARGIN-LEFT: 1em; MARGIN-RIGHT: 1em" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgCDFvzreUN3HNQRZSc1hZHjLB_PW3H4Hz4r1zaUn20PJMuVH2pTC8x19ejyJhzYf2B5Csx5e9GtB9KRh9eH0JkGXu6olTY0xYN71GtHvWncYsrSoWzzldGPp8xpnXohVsPMQUBPoPoAvI/s1600/Dibujo5.JPG" target="_blank"><img border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgCDFvzreUN3HNQRZSc1hZHjLB_PW3H4Hz4r1zaUn20PJMuVH2pTC8x19ejyJhzYf2B5Csx5e9GtB9KRh9eH0JkGXu6olTY0xYN71GtHvWncYsrSoWzzldGPp8xpnXohVsPMQUBPoPoAvI/s320/Dibujo5.JPG" width="320" height="262"></a></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify; CLEAR: both"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">however, must not be considered as a disadvantage because the samples stored in the transient recorder are Fourier transformed afterwards in a PC or in a minicomputer where the filtering can be performed very effectively in a digital way. </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">As it is known, the wavelength of a diode laser will show a drift due to temperature change at the PN-junction when a current pulse is applied. Fortunately, however, the wavelength-drift due to pulse applications seems to be negligible for most applications and will be part of a research program started at PTB. A diffraction grating with high resolution will be used to measure the shift of the wavelength during frequency pulses of nanosecond durations.</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">6 <strong>Multicomponent measurement using "coherent sampling"</strong> </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">Conventional three-component LDAs are always based on a two colour LDA with an argon ion laser to measure two orthogonal components. A third colour or frequency shift is used for the third component; see, e.g., Pfeifer (1985). For all existing methods each channel requires a signal processing chain of its own which generally consists of counter-processors, transient recorders or burst spectrum analysers.</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br>The following section describes a new method of multicomponent measurement which is not only basically different but also offers the advantage that only a single processing chain is necessary for all three components if "coherent sampling" is applied. This technique has the advantage, that two or three velocity components can be measured (a) with better SNR due to increased light power in a single pulse compared to cw-operation; (b) using one photodetector only; (c) using one fast transient recorder for coincident sampling of all components simultaneously.</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br>For technical applications it is very advantageous that a miniature and very compact design of such a flow sensor is possible. </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">As explained in Sect. 5, "coherent sampling" can be applied very successfully, if the peak power of a single diode pulse, lpuls, is higher than the average output power, Icw. As explained, this mode of operation can be achieved very easily, if the pulse duration is in the nanosecond range. The extension of a single channel LDA to a two (three) dimensional LDA is shown together with the electronic setup in Fig.6. Two orthogonal LDAs are used in a conventional arrangement. The third optical component is not drawn in Fig. 6.</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">The idea underlying the new three-component LDA is to sequentially pulse three diode lasers LD1, LD2 and LD3. The photodetector then sees a sequence of pulses which alternately belong to the different velocity components vl, v2 and v 3 .</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br>Two wavelength-stabilized diode laser LDAs are set up in a well-known way so that two orthogonal interferential fringe systems are produced. As remains to be shown, the wavelength is of no significance for the separation of the velocity components. The optical set-up for the third component has not been entered. It can, e.g., consist of another LDA which produces a third interferential fringe system at a large angle against the optical axis of the two-component LDA as it is well-known from 3D-LDV. The three diode lasers are operated by three pulse generators which are synchronized via an external time base. The HF generator serves at the same time as external time base for the transient recorder. As the time base operates with three times the frequency of the pulse generator, by phase-synchronous pulsing of the diodes, a pulse sequence is emitted by the transmitting optics which alternately comes from the diode lasers LD1, LD2 and LD3. As the aperture time of the transient recorder is synchronized with the pulses, exactly the maxima of the receiving pulses are measured so that in the memory of the transient recorder the sampled LDA signals of all three velocity components are stored.</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br>Thus a crosstalk of the individual channels is basically not possible, so that diode lasers of the same wavelength can be used. Moreover, only one transient recorder is required for all three channels. As it is obvious, the same wavelength can be used for all components, crosstalk of the components should not occur, and the measurements will be performed coincidentally. Verification experiments of such a multicomponent LDA have not yet been performed, but they are now subject of a current research program at PTB.</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">However, it is possible to process the signals of the pulsed LDA in the conventional way with counter processors by prior forming the pulses into conventional analogue bursts even in multicomponent set-ups, as it is described in the following section.</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><strong>7 Multicomponent measurements using "pulse integration"</strong></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">Use of the advantages of the high-frequency pulsed LDA can also be made when the receiving signals are to be processed with conventional counter-processors. It will only be necessary to integrate the high-frequency receiving pulses by means of integrators to conventional LDA bursts of a continuous analogue pattern, i.e. to filter them.</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">A suitable test set-up for a two-component LDA is shown in Fig. 7. To facilitate understanding, the third component has not been entered. Again two frequency-stabilized diode lasers were operated by means of pulse generators and synchronized through a common time base. The output pulses of the photodiode are fed into two gated amplifiers which also operate via the common time base in the phase-synchronism with the transmitting diodes so that the pulses of diode LD1 arrive at amplifier 1 and the pulses of diode LD2 at amplifier 2 and, thus, two separate channels are available.</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br>As described in Sect. 4, by means of a signal integrator, which in the simplest case is a low pass filter with adjustable cut-off frequency, the pulses can then be integrated to form the analog LDA burst so that they can be processed with conventional counterprocessors. For this purpose two processors are required. As an additional advantage, this synchronous operation of the amplifiers allows background light to be largely suppressed. Because the amplifier in front of the integrator is gated synchronously with the laser pulses, the background light can be reduced by an amount given by the duty cycle (time between pulses to pulse duration). This might be of importance in combustion studies</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><strong>8 Photon correlation using pulsed diodes</strong></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><strong><br></strong>As it has already been pointed out by Dopheide et al. (1989), signal processing using pulsed laser diodes can also be carried out with photon correlators as a data acquisition proce dure. Besides the higher averaged output power of the diode in the pulsed mode, the reduction of background light by synchronously gating the amplifier in front of the correlator with the light pulses is useful. This might be of particular interest for long range anemometry or wind tunnel applications in backscatter arrangements.</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><strong>9 Characterization of pulsed LDA for multicomponent systems</strong></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">The following important characteristics of multicomponent LDA-operation as described in Sects. 6-8 may be summarized and discussed:</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">(1) As opposed to conventional LDAs and single channel pulse LDA (Sect. 4) the increase in signal-to-noise ratio (SNR) is exclusively determined by the increase in the optical output power in pulse-operation as opposed to cw-operation. For each diode laser the optimum duty cycle is to be determined. Even in the case of strong light pulses, the diode lasers must be operated in such a way that the coherence and the transverse fundamental mode are maintained. This is a strict requirement which does not permit an optionally strong pulsing of the diode.</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">(2) The advantage of the multicomponent LDA with transient recorder in the mode of operation "coherent sampling" is to be seen in the fact that only a single device is necessary for all three components. This would lead to a drastic cut in the expense of a 2D or 3D-LDV. The technical requirements are very high, as a large analog bandwidth is necessary and the sampling frequency must be adjustable by means of an external time-base. In addition, when pulse synchronization as shown in Fig. 6 is selected, the scanning rate increases twofold per channel. At common velocities, sampling rates of several hundred MHz are easily reached. </div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">(3) The receiving pulses need no longer be filtered so that high-pass and low-pass filters are no longer necessary. As generally high pulse frequencies are required and the pulses have short rise times, amplifiers with a very large bandwidth and high upper frequencies must be used. This is why the authors have developed receiving modules with bandwidths of approximately 400 MHz. The digitized signals are Fourier-transformed in a computer and digitally filtered with software so that no disadvantage results with respect to increased noise due to high bandwidths.</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">(4) The individual velocity components can be measured completely separately without crosstalk of the channels also at the same wavelength. The transmitting and the receiving head can be designed very small and compact (miniaturization).</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">(5) For the multicomponent LDA with "pulse integrator", too, the advantages of the miniaturized construction and the complete separation of the channels can be used and conventional processors employed for signal evaluation. The use of gated amplifiers in front of the integrators may reduce background light in case of synchronized operation with light pulses.</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">(6) A well designed wavelength stabilization of the diodes is required and an appropriate dc-bias current has to be applied to the diodes as it has been pointed out by Dopheide and Faber (1990). The application of short current pulses will yield a drift of wavelength, however, this seems not so important for most applications as preliminary experiments have shown.</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><strong>10 Concluding remarks</strong>It has been shown that the high-frequency pulsation of diode lasers offers considerable advantages as compared with cw operation. If the output power averaged over the time increases in pulse operation, the "pulse integration" can be used for evaluation. When transient recorders are used for electronic signal evaluation - "coherent sampling" -, the advantage of the improvement of the SNRs by the increased light power in the individual pulse can be fully used. As a consequence of the sequential pulsing of the diode lasers in multicomponent LDAs, the individual channels can be measured with only one photodetector without crosstalk and only one transient recorder is required.</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">At present the optical output power of single-stripe diodes is limited to approx. 100 mW so that for backscatter arrangements the application for cw operation is limited as well. Pulse operation can increase the optical output power,and in connection with the high quantum efficiency, such an arrangement can yield more or less the same SNRs as a 500 mW gas laser LDA with photomultiplier.</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br>The chance of miniaturization of multicomponent LDA diode laser sensors and the simultaneously improved SNR due to pulsing and due to high quantum efficiency of the photodiodes will offer new applications, e.g., in wind tunnel research. Such a sensor can be mounted, e.g., at an arm of a computer controlled roboter machine and positioned without disturbing the flow.</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">It is certainly easy to forecast that laser diode development will continue to make significant progress in the future. For this reason it seemed to be of importance to us to examine possible improvements of semiconductor LDAs. But already today it is worthwhile to think about diode pumped solid-state lasers. These lasers certainly would be used best in frequency-doubled mode. Since frequency doubling is a non-linear process, the benefits described in the present paper will probably be soon surpassed by these lasers yielding a high power visible laser beam. Furthermore, the idea of pulsing a phase-coupled diode laser array whichin cw operation furnishes already 1000 mW opens aspects which are of interest for the future optical flow measurement. HF-pulsing of phased diode arrays which are used as light source in the "laser array velocimeter" as described by Strunck et al. (1989) will improve the performance of such a sensor too.</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">Current research at PTB regards the realization of a 2D-LDA in the "coherent sampling" mode and wave length stabilization/drift applying HF-pulsation.</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify"><br></div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">Wilmer J.Sánchez</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">V-19358601</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">Seccion 1</div> <div style="TEXT-ALIGN: justify">Fuente: <a href="http://www.springerlink.com/content/p5361286116466u4/" target="_blank"><font color="#ff9900">http://www.springerlink.com/content/p5361286116466u4/</font></a></div></div></div> </div></div></div></div></div></div><br> Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-684120552459194137.post-52997862347930101832010-06-27T23:24:00.002-04:302010-07-05T11:24:21.085-04:30Láser en Odontología <br />
<div class="post-header"><div class="post-header-line-1"></div></div><div class="post-body entry-content"><a href="http://1.bp.blogspot.com/_-xFCpRJfKDk/TCgbyjrIKuI/AAAAAAAAAD4/tz8PJXubDus/s1600/art10.bmp"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5487666701334489826" src="http://1.bp.blogspot.com/_-xFCpRJfKDk/TCgbyjrIKuI/AAAAAAAAAD4/tz8PJXubDus/s320/art10.bmp" style="cursor: hand; float: right; height: 309px; margin: 0px 0px 10px 10px; width: 227px;" /></a>Hay tres categorías de lasers usados en odontología: <br />
<br />
1. Lasers para tejidos blandos: Estos lasers incluyen el Nd: Lasers de YAG, de argón, de diodo y de CO2. Cada uno tiene diversas fuerzas y debilidades, pero todos pueden realizar numerosos procedimientos en los tejidos blandos tales como: gingivectomía, gingivoplastía, desbridamiento del surco, frenectomías, y hemostasia. Una característica única de los lasers comparados con otras modalidades es su capacidad de matar bacterias y de prevenir su nuevo crecimiento por hasta tres meses. Además, debido a la manera en que los lasers interactúan con los tejidos blandos, hay menos edema y dolor postoperatorio. <br />
<br />
2. Lasers para tejidos duros: Los lasers en este grupo son ER: YAG y Er: YAGYSGG. Estos lasers se pueden utilizar para la preparación de la cavidad (remover el esmalte, la dentina y la caries, pero no la amalgama), a menudo sin anestesia. Son también excelentes para el retiro del hueso. Estos lasers se pueden utilizar para algunos procedimientos quirúrgicos pero debido a que no tienen la capacidad de inducir hemostasia, son más limitados que los lasers para tejidos blandos. <br />
<br />
3. Lasers de nivel bajo: Ésta es la tercera categoría de lasers, que a diferncia de los dos lasers anteriores, no tienen ninguna capacidad de cortar tejidos blandos, sólo afectan los tejidos a nivel celular. Hay dos gamas de longitud de onda que se utilizan; el HeNe (630-650 nm) y el diodo (790-850nm). Los lasers de HeNe son excelentes para las heridas superficiales pero tienen penetración muy limitada. Los lasers de diodo son buenos para las heridas superficiales, pero penetran los 2-3cm , por lo tanto, son más eficaces para las áreas profundas dentro de los huesos, de los músculos y de las articulaciones. Esta longitud de onda tiene mayor aplicación en odontología. <br />
<br />
Mecanismo de acción: <br />
<br />
Los experimentos basados en pruebas de laboratorio en una variedad de tipos células in vitro han demostrado respuestas primarias y secundarias producidas cuando estas células son irradiadas con fotones. Las respuestas incluyen lo siguiente: <br />
<a href="http://4.bp.blogspot.com/_-xFCpRJfKDk/TCgcBfvw-JI/AAAAAAAAAEA/xZZFY65ok7M/s1600/art9_2.bmp"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5487666957978237074" src="http://4.bp.blogspot.com/_-xFCpRJfKDk/TCgcBfvw-JI/AAAAAAAAAEA/xZZFY65ok7M/s320/art9_2.bmp" style="cursor: hand; display: block; height: 216px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 212px;" /></a><br />
<br />
Respuestas primarias: <br />
<br />
* Los fotones son absorbidos por los citocromos. <br />
<br />
* Las moléculas de oxígeno ( radicales libres) se generan, afectando la síntesis del ATP ( aumentando así la energía disponible a las células) <br />
<br />
* Se produce óxido nítrico. <br />
<br />
* Se produce el aumento reversible en la permeabilidad de membrana celular al calcio y a otros iones, provocando cambios en la actividad de la célula, por ejemplo respuestas secundarias. Respuestas secundarias: <br />
<br />
* Síntesis de DNA y RNA.<br />
<br />
* Proliferación celular. <br />
<br />
* Liberación del factor de crecimiento<br />
<br />
* Síntesis del colágeno por los fibroblastos. <br />
<br />
* Cambios en la conducción nerviosa, el lanzamiento del neurotransmisores, etc. Efectos clínicos del tratamiento Los efectos de los lasers en los tejidos blandos se refieren comúnmente como bioestimulación, e incluyen lo siguiente: <br />
<br />
* Estimula la producción de ATP (éste es la fuente de combustible y de energía para las células) <br />
<br />
* Síntesis incrementada del colágeno en los fibroblastos. <br />
<br />
* Formación creciente de tubos capilares por el lanzamiento de los factores de crecimiento <br />
<br />
* Actividad creciente de leucocitos. <br />
<br />
* Transformación de fibroblastos a miofibroblastos. <br />
<br />
* Estímulo de osteoblastos. <br />
<br />
* Estímulo de odontoblastos. <br />
<br />
* Flujo linfático incrementado que conduce a una reducción del edema. <br />
<br />
* Reducción de la respuesta inmune (reducción de la liberación de histamina, bradikininas, de la sustancia P y de acetilcolina) <br />
<br />
* Reducción de la despolarización de las fibras aferentes C (las fibras que llevan dolor pulpar) <br />
<br />
* Estimula la regeneración del nervio. <br />
<br />
* Estímulo de la producción de þ-endorfinas. <br />
<a href="http://2.bp.blogspot.com/_-xFCpRJfKDk/TCgcTr69cKI/AAAAAAAAAEI/TjGjK9lgiFo/s1600/art10_3.bmp"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5487667270484062370" src="http://2.bp.blogspot.com/_-xFCpRJfKDk/TCgcTr69cKI/AAAAAAAAAEI/TjGjK9lgiFo/s320/art10_3.bmp" style="cursor: hand; display: block; height: 198px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 195px;" /></a><br />
Donde aplicarse: <br />
<br />
Con cualquier herida, el laser se debe aplicar en el sitio de la herida. En los dientes, el laser se debe aplicar al área del dolor pero también se debe aplicar en el ápice. El momento ideal para tratar cualquier lesión con LLLT es cuando ocurre la lesión. La terapia con laser reduce la respuesta inflamatoria mientras que permite la producción de los factores esenciales del crecimiento. Sin embargo, las ventajas serán mayores si el laser se aplica poco después de ocurrida la lesión. <br />
<br />
Dolor agudo y dolor crónico: <br />
<br />
* En el dolor agudo, el tratamiento se aplica con más frecuencia que en el dolor crónico. <br />
<br />
* En el dolor agudo, la dosificación puede ser mucho más alta que en condiciones crónicas. <br />
<br />
* Las condiciones agudas se tratan a menudo 3 a 4 veces por semana. <br />
<br />
* Las condiciones crónicas se tratan a menudo dos veces semanalmente para las primeras dos semanas y luego una vez por semana. <br />
<br />
* En condiciones crónicas el paciente puede incluso experimentar un aumento leve del dolor el día después del primer tratamiento y pueden experimentar un malestar. Esto es causada en gran parte por el aumento en flujo y la circulación de la linfa que ?vacia los productos inflamatorios en la circulación general? <br />
<br />
Usos dentales clínicos: <br />
<br />
1. Post Quirúrgico<br />
<br />
Efectos del uso d el laser: <br />
<br />
* Reducción del dolor post operatorio y de la necesidad de administrar analgésicos. <br />
<br />
* Reducción del sangrado en la primera media-hora seguido por un incremento de la circulación lo cual da por resultado una curación más rápida. <br />
<br />
* Reducción del edema postoperatorio. <br />
<br />
* Mejor formación del hueso. <br />
<br />
* Menor probabilidad de obtener un alvéolo seco. <br />
<br />
2. Endodoncia <br />
<br />
Efectos de usar el laser: <br />
<br />
* Reducción del dolor y de la inflamación postoperatorio y necesidad reducida de analgesia postoperatoria. <br />
<br />
* Diagnosis de pulpitis irreversible: Aplicar el laser en el ápice del diente. Si el paciente siente dolor, el laser se retira y es apagado. Entonces se reaplica; si el dolor severo aparece inmediatamente, entonces se trata de una pulpitis irreversible. Si no hay dolor cuando se aplica el laser, se continúa para eliminar la sensibilidad. <br />
<br />
* Tratamiento de la hipersensibilidad dentinaria. <br />
<br />
* Reducción de la hiperemia de la pulpa. <br />
<br />
3. Lesiones de los tejidos blandos <br />
<br />
Efectos de usar el laser: <br />
<br />
* Reducción del dolor <br />
<br />
* Prevención <br />
<br />
* Curación más rápida <br />
<br />
* Índice disminuido de recidiva Procedimientos y dosificación: <br />
<br />
* Lesión herpética, úlceras provocadas por prótesis: con contacto muy ligero o apenas alejado. Puede ser repetido una vez o dos veces más cualquier otro día. Si una lesión se puede detectar en la etapa inicial, la aplicación es suficiente para prevenir la aparición de la lesión. El laser también reduce la posibilidad de recidiva en el área tratada. <br />
<br />
* Queilitis angular: se debe encontrar la causa de la lesión para prevenir la repetición <br />
<br />
* Contusión después de la inyección: En el sitio de la contusión <br />
<br />
4. Implantes: <br />
<br />
Efectos de usar el laser: <br />
<br />
* Reducción del dolor después de la cirugía <br />
<br />
* Una integración más rápida <br />
<br />
5. Alveolo seco <br />
<br />
Efectos de usar el laser: <br />
<br />
* Alivio del dolor <br />
<br />
* Curación más rápida <br />
<br />
6. Sinusitis<br />
<br />
Efectos de usar el laser: <br />
<br />
* El laser puede ayudar a drenar el seno y a reducir el dolor de la sinusitis. <br />
<br />
7. Procedimientos restaurativos <br />
<br />
Efectos de usar el laser: <br />
<br />
* Analgesia para preparaciones pequeñas del diente y para las cementaciones de la corona que reducen el uso del anestésico local. Disminución en estos casos de la sensibilidad postoperatoria. <br />
<br />
* Eliminación más rápida de la anestesia <br />
<br />
* Producción de dentina secundaria en situaciones de restauraciones profundas <br />
<br />
8. Síndrome del Túnel Carpal <br />
<br />
El laser ha probado un alternativa conservadora al tratamiento de esta dolencia, lo cuál está llegando a ser mucho más común en odontología. El laser se aplica entre los procesos espinosos de C5 y T1 y entonces en la muñeca. El dentista debe realizar la consulta con un médico o un fisioterapeuta. Generalmente se realizan de 10 a 30 sesiones. Se han publicado índices de éxito del 70-80% con el uso del laser. Ésta es un índice de éxito casi igual que el que se obtiene con cirugía pero a diferencia de la cirugía , no hay ningún seguimiento posible a excepción de más cirugía. <br />
<br />
9. Lesiones del nervio <br />
<br />
Efectos de los tratamientos con laser: <br />
<br />
* Recuperación de la sensibilidad después del daño traumático o de la ruptura de un nervio <br />
<br />
* Tratamiento de la neuralgia del trigémino <br />
<br />
10. Dolor facial <br />
<br />
Efectos de los tratamientos con laser: <br />
<br />
* Relajación de los espasmos del músculo <br />
<br />
* Tratamiento de los puntos gatillo en los músculos <br />
<br />
* Reducción de la inflamación dentro de las articulaciones <br />
<br />
* Reducción de los síntomas de la osteoartritis <br />
<br />
* Tratamiento del dolor crónico de la ATM <br />
<br />
* Tratamiento de las lesiones neurológicas asociadas a dolor facial <br />
<br />
11. Acupuntura <br />
<br />
El laser se puede utilizar con mucho éxito en puntos de acupuntura y los efectos en la curación y en el alivio del dolor pueden ser muy beneficiosos.</div><div class="post-body entry-content"></div><div class="post-body entry-content"></div><div class="post-body entry-content">Jesús Ramirez<br />
C.I:18564428<br />
Sección: 2 </div>Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-684120552459194137.post-53315126082963111562010-06-27T22:58:00.002-04:302010-07-05T11:24:05.193-04:30Un futuro más brillante para Europa con la tecnología de diodo láser<div> <a href="http://1.bp.blogspot.com/_-xFCpRJfKDk/TCgWVE6C_oI/AAAAAAAAADw/GNZG_tDLxEw/s1600/art9.bmp"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5487660697301220994" src="http://1.bp.blogspot.com/_-xFCpRJfKDk/TCgWVE6C_oI/AAAAAAAAADw/GNZG_tDLxEw/s320/art9.bmp" style="cursor: hand; float: right; height: 200px; margin: 0px 0px 10px 10px; width: 200px;" /></a>Los diodos láser son láseres semiconductores de bombeo eléctrico que tienen un uso muy extendido en aplicaciones industriales como las impresoras láser, los lectores de códigos de barras y los escáneres. En los últimos años, diversos avances han mejorado el rendimiento energético de estos láseres y los han hecho más compactos y robustos, lo cual ha facilitado la fabricación en serie de productos dotados de esta tecnología. <br />
<br />
Sin embargo, el uso de estos láseres en muchos campos como la sanidad, las comunicaciones y el entretenimiento se ha topado a menudo con la dificultad de lograr un rendimiento satisfactorio por lo que concierne a equilibrar la potencia y la calidad del haz. Actualmente hay un grupo de científicos e ingenieros europeos que están cooperando para desarrollar la próxima generación de tecnología de diodo láser a través del proyecto <a href="http://www.brighter.eu/">WWW.BRIGHTER.EU</a> («World Wide Welfare: High-Brightness Semiconductor Lasers for Generic Use»), financiado con fondos comunitarios. Este proyecto recibió de la UE una financiación de 9,7 millones de euros. <br />
<br />
Los socios de este proyecto, que parten de los positivos resultados obtenidos por el proyecto <a href="http://www.bright.eu/">WWW.BRIGHT.EU</a>, que finalizó en 2006, desarrollarán el aspecto del gran brillo de la tecnología de diodo láser. Este gran brillo se refiere a la capacidad de un diodo láser de gran potencia de proporcionar un haz de gran calidad. <br />
<br />
Concretamente, en este proyecto se proponen crear fuentes de luz de gran brillo y bajo coste en una amplia gama de colores (es decir, longitudes de onda), así como lograr una mayor luminosidad con fibras ópticas de menor diámetro. Según el consorcio, estos avances dejarán atrás las fuentes de láser costosas y difíciles de manejar e impulsarán nuevas aplicaciones. <br />
<br />
Seguidamente, el proyecto se propone demostrar las aplicaciones de esta tecnología, inexistentes hasta ahora en el mercado, tales como fuentes de láser que permitan obtener imágenes médicas para el diagnóstico del cáncer y administrar tratamientos más certeros, amplificadores ópticos para redes de telecomunicaciones y fuentes compactas para realizar proyecciones. <br />
<br />
La tecnología láser encierra un gran negocio. Según la plataforma tecnológica europea Photonics21, en 2005 el mercado mundial de la fotónica ascendió a más de 225.000 millones de euros, y se espera que este mercado se triplique en los próximos diez años. A base de combinar sus conocimientos sobre tecnología de diodos láser con tecnologías ópticas originales, los socios de proyecto BRIGHTER confían en explotar este mercado de miles de millones de euros con la creación de láseres más pequeños, brillantes, eficientes y económicos. <br />
<br />
«La tecnología de diodos láser tiene ante sí mercados enormes», aseguró el Dr. Michel Krakowski, de Alcatel-Thales III-V Lab, coordinador del proyecto. «Hay montones de aplicaciones que hoy en día resultan imposibles sin contar con láseres de diodo de gran potencia, sea por su coste, limitación de colores o transportabilidad», añadió. «La meta de este proyecto es crear láseres nuevos que ofrezcan más potencia y brillo. Se trata de nuestra capacidad de reconcentrar el haz.» <br />
<br />
«En el seno del proyecto hay una colaboración muy estrecha entre los grupos encargados de las movilizaciones y los socios que fabrican la extensa variedad de diodos láser de gran brillo necesarios para las aplicaciones futuras», señaló el Dr. Slawomir Sujecki de la Universidad de Nottingham, que está a cargo de las actividades de diseño y simulación de láseres en <a href="http://www.brighter.eu/">WWW.BRIGHTER.EU</a>. «Esta colaboración viene motivada por una sólida creencia en el carácter crucial del software de diseño y modelización predictiva de diodos láser para poder comprender las limitaciones de la tecnología actual y desarrollar nuevas estructuras que ofrezcan un brillo superior.» <br />
<br />
El proyecto, además de crear tecnología nueva, es parte integral del Espacio Europeo de Investigación. Según el profesor Eric Larkins de la Universidad de Nottingham, que también está en el consorcio, este proyecto sirve de ayuda para la comunidad científica, al intensificar la cooperación entre la industria y el mundo académico. Esto, según dijo, redunda en un mayor número de oportunidades de promoción profesional. «También estamos creando módulos formativos sobre tecnologías de vanguardia, los cuales están disponibles en formato de tutorial en el sitio web del proyecto para estudiantes e investigadores ajenos al consorcio», explicó el profesor Larkins.</div><div></div><div></div><div>Jesús Ramirez<br />
C.I:18564428<br />
Sección: 2 </div>Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-684120552459194137.post-47647810863811502932010-06-27T22:53:00.002-04:302010-07-05T11:23:46.258-04:30Diodo láser ultra compacto iBeam smart<div>Diodo láser compacto más avanzado del mercado. Con sus prestaciones innovadoras el iBeam smart permite a los usuarios aumentar la productividad y fiabilidad en sus aplicaciones, al mismo tiempo que optimiza el peso y dimensiones de sus sistemas.<br />
<br />
<a href="http://3.bp.blogspot.com/_-xFCpRJfKDk/TCgUxkCeDEI/AAAAAAAAADo/VmwxZo4Cm40/s1600/art8.bmp"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5487658987671129154" src="http://3.bp.blogspot.com/_-xFCpRJfKDk/TCgUxkCeDEI/AAAAAAAAADo/VmwxZo4Cm40/s320/art8.bmp" style="cursor: hand; float: right; height: 158px; margin: 0px 0px 10px 10px; width: 236px;" /></a>El iBeam smart representa la primera solución en una caja en módulos de diodo láser<br />
compactos. Mide sólo 100 mm x 40 mm x 40 mm y es capaz de mejorar la casi totalidad de aplicaciones de diodos láser existentes. Esto ha sido posible gracias a una alta integración de electrónica basada en microprocesador en combinación con un sobresaliente diseño de óptica mecánica. <br />
<br />
El controlador láser integrado permite al iBeam smart no sólo ser una solución altamente compacta sino también potente, por ejemplo, proporciona 150 mW en operación monomodo a 660 nm. <br />
Incluso, con este nuevo láser pueden llevarse a cabo procedimientos de modulación analógica rápida y compleja, y por supuesto la característica TOP de Toptica el Feedback Induced Noise Eraser (FINE), incluida como una función estándar en el iBeam smart.<br />
<br />
Especificaciones principales del iBeam smart:<br />
- Los más altos niveles de potencia alcanzados con diodos láser compactos: 120 mW a 405 nm, 50 mW a 445 nm, 30 mW a 488 nm, 100 mW a 640 nm, 150 mW a 642 nm y 150 mW a 660 nm.<br />
- Verdadera solución en una caja (100 x 40 x 40 mm) con un controlador láser integrado.<br />
- Sólido contra retroalimentación óptica vía FINE.<br />
- Diámetro de haz de aproximadamente 1,1 mm 1/e2.<br />
- Excelente calidad de haz y el ruido más bajo de la industria (menos del 0,2%, <br />
10 MHz).<br />
<br />
Algunas de las aplicaciones del iBeam smart: microlitografía, exploración de retina, angiografía por fluorescencia, microscopia confocal, citometría de flujo.</div><div></div><div></div><div></div><div>Jesús Ramirez<br />
C.I:18564428<br />
Sección: 2 </div>Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-684120552459194137.post-1717406830437885172010-06-27T22:39:00.002-04:302010-07-05T11:23:26.487-04:30Diode Stacks<div class="gmail_quote"><div></div><div>A diode stack (also called diode laser stack, multi-bar module, or two-dimensional laser array) contains a number of diode bars, which are arranged in the form of a stack. The most common arrangement is that of a vertical stack as shown in Figure 1. Effectively this is a two-dimensional array of edge emitters. Such a stack can be fabricated by cleaving linear diode laser arrays (diode bars) from a wafer, attaching them to thin heat sinks, and stacking these assemblies so as to obtain a periodic array of diode bars and heat sinks. There are also horizontal diode stacks (see below), and two-dimensional stacks.<a href="http://3.bp.blogspot.com/_-xFCpRJfKDk/TCgQyiRaFDI/AAAAAAAAADQ/O3oFRlOepH8/s1600/art7_1.bmp" target="_blank"><img alt="" border="0" src="http://3.bp.blogspot.com/_-xFCpRJfKDk/TCgQyiRaFDI/AAAAAAAAADQ/O3oFRlOepH8/s320/art7_1.bmp" style="float: right; margin: 0px 0px 10px 10px; min-height: 128px; width: 176px;" /></a><br />
<br />
For the highest beam quality, the diode bars should be as close to each other as possible. On the other hand, efficient cooling requires some minimum thickness of the heat sinks which need to be mounted between the bars. Due to that minimum spacing, the beam quality of the combined output of a diode stack in the vertical direction (and subsequently its brightness) is much lower than that of a single diode bar. There are, however, several techniques for significantly mitigating this problem, e.g. by spatial interleaving of the outputs of different diode stacks, by polarization coupling, or by wavelength multiplexing. Various types of high-power beam shapers and related devices have been developed for such purposes.<br />
<br />
Depending on the application, a diode stack may be used with or without attached optics. A common option is the use of fast axis collimation lenses, which are directly attached to the bars (see Figure 2). Further optics can be used for collimation also in the slow axis (horizontal) direction, or even for coupling the output into a multimode fiber.<br />
<br />
<a href="http://3.bp.blogspot.com/_-xFCpRJfKDk/TCgRcy81rBI/AAAAAAAAADg/tzfOnm_thzw/s1600/art7_2.bmp" target="_blank"><img alt="" border="0" src="http://3.bp.blogspot.com/_-xFCpRJfKDk/TCgRcy81rBI/AAAAAAAAADg/tzfOnm_thzw/s320/art7_2.bmp" style="display: block; margin: 0px auto 10px; min-height: 174px; text-align: center; width: 320px;" /></a><br />
<br />
<br />
Diode stacks can provide extremely high output powers of hundreds or thousands of watts, as used for pumping of high-power solid-state lasers, or used directly e.g. for material processing. There are also fiber-coupled diode stacks, delivering e.g. several kilowatts from a multimode fiber with a core diameter of 600 μm. Some applications such as welding of metals or plastics, where a high beam quality is not required, can directly utilize the output of such a laser system, which can have a very high wall-plug efficiency. This is also attractive for other direct laser diode applications such as hardening, alloying, and cladding of metallic surfaces. If laser radiation with much higher brightness is required, the laser radiation may be used for pumping a high-power fiber laser based on a double-clad fiber. Such a device can serve as a brightness converter, delivering a somewhat reduced output power but with much higher beam quality.<br />
<br />
There are also horizontal stacks, where the diode bars are arranged side-by-side, leading to a long linear array of emitters. Such an arrangement is more easily cooled, and may thus also allow for a higher output power per emitter. The emission pattern of a horizontal stack is suitable for, e.g., pumping of rod lasers, whereas it is probably less convenient when an approximately circular output beam is required. The number of diode bars in a horizontal stack (and thus the total output power) is more limited than in a vertical stack.<br />
<br />
The cooling of such diode stacks is somewhat challenging for continuous-wave operation, but less so for quasi-continuous-wave operation with pulses of e.g. a few hundred microseconds duration and a pulse repetition rate of some tens of hertz. The latter mode of operation makes it possible to obtain very high peak powers, which can be used e.g. for pumping Q-switched high-power solid-state lasers.</div><div></div><span style="color: #888888;"> </span><br />
<span style="color: #888888;"><div></div><div></div><div></div><div></div><div>Jesús Ramirez<br />
C.I:18564428<br />
Sección: 2 </div></span></div>Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-684120552459194137.post-75404656979293035632010-06-27T22:37:00.002-04:302010-07-05T11:23:05.070-04:30Diode Stacks<div></div><div></div><div>A diode stack (also called diode laser stack, multi-bar module, or two-dimensional laser array) contains a number of diode bars, which are arranged in the form of a stack. The most common arrangement is that of a vertical stack as shown in Figure 1. Effectively this is a two-dimensional array of edge emitters. Such a stack can be fabricated by cleaving linear diode laser arrays (diode bars) from a wafer, attaching them to thin heat sinks, and stacking these assemblies so as to obtain a periodic array of diode bars and heat sinks. There are also horizontal diode stacks (see below), and two-dimensional stacks.<a href="http://3.bp.blogspot.com/_-xFCpRJfKDk/TCgQyiRaFDI/AAAAAAAAADQ/O3oFRlOepH8/s1600/art7_1.bmp"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5487654606330270770" src="http://3.bp.blogspot.com/_-xFCpRJfKDk/TCgQyiRaFDI/AAAAAAAAADQ/O3oFRlOepH8/s320/art7_1.bmp" style="cursor: hand; float: right; height: 128px; margin: 0px 0px 10px 10px; width: 176px;" /></a><br />
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For the highest beam quality, the diode bars should be as close to each other as possible. On the other hand, efficient cooling requires some minimum thickness of the heat sinks which need to be mounted between the bars. Due to that minimum spacing, the beam quality of the combined output of a diode stack in the vertical direction (and subsequently its brightness) is much lower than that of a single diode bar. There are, however, several techniques for significantly mitigating this problem, e.g. by spatial interleaving of the outputs of different diode stacks, by polarization coupling, or by wavelength multiplexing. Various types of high-power beam shapers and related devices have been developed for such purposes.<br />
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Depending on the application, a diode stack may be used with or without attached optics. A common option is the use of fast axis collimation lenses, which are directly attached to the bars (see Figure 2). Further optics can be used for collimation also in the slow axis (horizontal) direction, or even for coupling the output into a multimode fiber.<br />
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<a href="http://3.bp.blogspot.com/_-xFCpRJfKDk/TCgRcy81rBI/AAAAAAAAADg/tzfOnm_thzw/s1600/art7_2.bmp"><img alt="" border="0" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5487655332361907218" src="http://3.bp.blogspot.com/_-xFCpRJfKDk/TCgRcy81rBI/AAAAAAAAADg/tzfOnm_thzw/s320/art7_2.bmp" style="cursor: hand; display: block; height: 174px; margin: 0px auto 10px; text-align: center; width: 320px;" /></a><br />
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Diode stacks can provide extremely high output powers of hundreds or thousands of watts, as used for pumping of high-power solid-state lasers, or used directly e.g. for material processing. There are also fiber-coupled diode stacks, delivering e.g. several kilowatts from a multimode fiber with a core diameter of 600 μm. Some applications such as welding of metals or plastics, where a high beam quality is not required, can directly utilize the output of such a laser system, which can have a very high wall-plug efficiency. This is also attractive for other direct laser diode applications such as hardening, alloying, and cladding of metallic surfaces. If laser radiation with much higher brightness is required, the laser radiation may be used for pumping a high-power fiber laser based on a double-clad fiber. Such a device can serve as a brightness converter, delivering a somewhat reduced output power but with much higher beam quality.<br />
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There are also horizontal stacks, where the diode bars are arranged side-by-side, leading to a long linear array of emitters. Such an arrangement is more easily cooled, and may thus also allow for a higher output power per emitter. The emission pattern of a horizontal stack is suitable for, e.g., pumping of rod lasers, whereas it is probably less convenient when an approximately circular output beam is required. The number of diode bars in a horizontal stack (and thus the total output power) is more limited than in a vertical stack.<br />
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The cooling of such diode stacks is somewhat challenging for continuous-wave operation, but less so for quasi-continuous-wave operation with pulses of e.g. a few hundred microseconds duration and a pulse repetition rate of some tens of hertz. The latter mode of operation makes it possible to obtain very high peak powers, which can be used e.g. for pumping Q-switched high-power solid-state lasers.</div><div></div><div></div><div></div><div></div><div></div><div>Jesús Ramirez<br />
C.I:18564428<br />
Sección: 2 </div>Tecnología en Telecomunicaciones - conocimientos.com.vehttp://www.blogger.com/profile/13517798918797491823noreply@blogger.com1