Полупроводниковые  лазеры в принтерах и копирах. 

Слово Laser означает Light Amplification by Stimulated Emission of  Radiation – усиление света вынужденным излучением, или в русскоязычной терминологии  -  это оптический квантовый генератор. 

Энергия лазера представляет собой электромагнитное излучение, которое может быть видимым или невидимым, и представима в виде очень коротких импульсов, называемых фотонами (фотон – минимальная частица энергии). Видимый луч лазера может быть красным или голубым, невидимый луч лазера может быть, например, инфрокрасным. Лазеры широко применяются в принтерах, копирах, оптических дисках и др. устройствах.

Существуют два основных типа источников излучения (полупроводниковых излучателей когерентного света), удовлетворяющие требовани­ям современных оптоэлектронных устройств, которые широко используются в настоящее время;

-  светоизлучающие диоды (CD)

-  полупроводниковые лазерные диоды (LD).

Основной отличительной чертой между светодиодами и лазерными диодами является ширина спектра излучения. Светоизлучающие диоды имеют широкий спектр излучения, в то время как лазерные диоды имеют значительно более узкий спектр

Лазеры и особенно СD  -  излучают интенсивное инфракрасное излучение, невидимое для чело­веческого глаза. Излучение может постепенно воздей­ствовать на сетчатку глаза и приводить к ее повреждению и даже к потере зрения. Нельзя допускать попадания излучения из источника или из волокна, подключенного к источнику, в глаз. Перед осмотром вы­ходного отверстия источника или волокна, убедитесь, что источник излучения отключен. Включен источник или нет зрительно не видно поэтому необходимо быть предельно осторожным. Прежде всего, перед работой по ремонту оптической системы, необходимо познакомиться с мерами предосторожности, которые необходимо соблюдать, чтобы не нанести вред своему зрению. Приступая к настройке и диагностике, необходимо сначала познакомиться с рядом особенностей, связанных с обслуживанием любых лазерных устройств.

Нанесенный на лазер желтым цветом знак «CAUSION» («предостережение») означает, что немедленное закрывание глаз защитит глаза от повреждения. Нанесенный на лазер красный знак «DANGER» («опасно») предупреждает, что даже кратковременное попадание луча в глаза опасно. Если вы видите символ лазера (рис. 1) – это предупреждение об опасности, с которой можно столкнуться при техническом обслуживании оборудования.

Рис. 1. Символ лазера

Кроме обычных мер предосторожности, предусматриваемых при обслуживании электронных схем, эксплуатация лазера требует неко­торого специального, особого внимания. Как и любой источник высокоинтенсивного излучения, лазерный луч при прямом воздействии может вызвать повреждение глаз или ожоги кожи. К тому же луч лазера обычно человече­ский глаз не видит. Для специалистов по обслуживанию таких устройств, которым в про­цессе ремонта приходится добираться до внут­ренних схем, и работать при включен­ном питании лазера (устранив блокировки, зажав переключатели и т.д.). В этих случаях следует, конечно, соблюдать особую осторож­ность. Необходимо отметить,  что большая часть фирм-изгото­вителей, разработала ряд знаков, предупреждающих о наличии лазерного излучения (обычно это треугольник с яркой звездой внутри него). Кроме потенциально опасных лучей, лазер создает сильное эле­ктромагнитное излучение, которое, не являясь опасным для чело­века, оказывает отрицательное воздействие на наручные часы, маг­нитные ленты и т.д.  Лазерные диоды, так же, как МОП и КМОП инте­гральные микросхемы, чувствительны к статическому электричеству. Поэтому и обращаться с ним следует соответствующим образом. Для предотвращения выхода из строя лазерного диода при транспортировке, фирмы-изготовители «закорачивают» выводы лазерного диода каплей при­поя. После установки оптического преобразователя и подключения разъема необходимо удалить при­пой в месте «закорачивания» выводов. Точка, в кото­рой необходимо удалить припой, указывается в пас­порте оптического преобразователя.

В случае снятия блокировок категорически запрещается смот­реть непосредственно в объектив при включенном питании. Осматривать объектив следует со стороны, на расстоянии не менее 30 см. Для измерений и проверки функционирования используется в основном та же самая измерительная аппаратура, что и при обслуживании обыч­ных аналоговых устройств. Цифровые и аналоговые сигналы или постоянные напряжения измерить и проконтролировать с помощью двухлучевого осциллогра­фа, частотомера и мультиметра, но желательно использовать те приборы и инструменты, которые рекомендованы фирмами-изготовителями в сервисных инструкциях.

В большинстве устройств лазерный диод (например, ILD) имеет от­дельный (независимый) источник питания и схемы управления пи­танием. Чтобы ILD начал излучать, сила тока, протекающего через него, должна достичь определенной величины. По достиже­нии порогового значения лазерный диод начинает работать стабильно и гене­рирует постоянное световое излучение. Максимальный ток возбуж­дения лазерных диодов обычно составляет 40—70 мА (у некоторых диодов до 100 мА). При увеличении тока воз­буждения резко возрастает мощность луча лазера, и возникает опасность быстрого разрушения лазера. Ток 150 мА разрушает любые  лазерные диоды. Лазерные диоды ILD чувствительны к колебаниям температуры окружающей сре­ды и сильно реагируют на изменение питающего тока. Для обеспечения безопасности работы ILD необхо­димо постоянно контролировать эмиссию светового потока с лазерного диода. Автоматический контроль питания ILD осуществляется применением схем с отрицательной обратной связью, когда при уменьшении мощности лазерного луча увеличивается ток возбуждения ILD,а увеличение мощности лазерного луча ILD вызывает обратный процесс (система автоматического регулирования мощности лазерного луча).

Мощность излучения лазерного диода контро­лируется монитор-фотодиодом и поддерживается на постоянном уровне цепями автоматического управления мощностью (в принципиаль­ных схемах встречается также аббревиатура ALPC - Automatic Laser Power Control). Часть излучения лазерного диода (LD) попадает на монитор-фотодиод (MD), который преобразует излуче­ние в электрический сигнал (рис. 2).

Рис. 2. Фрагмент принципиальной  схемы автоматического управления мощностью ILD (LDON -  сигнал включения цепей АРС, LD - выход цепей управления мощностью лазерного диода, LPD - вход сигнала монитор-фотодиода).

При увеличении тока лазерного диода будет уве­личиваться интенсивность его излучения, в резуль­тате этого будет увеличиваться ток через монитор-фотодиод. При этом цепи АРС будут подзапирать транзистор Q101, задающий рабочий ток ILD. При уменьшении интенсивности излучения произойдет обратный процесс. Транзистор, задающий рабочий ток, в принципиальных схемах обычно называется лазер-драйвер или для него используют назва­ние LASER POWER CONTROL. Как уже отмечалось выше, при выполнении ремонтных работ, измерение рабочего тока ла­зерного диода производится косвенным образом путем  изме­рения падения напряжения на резисторе в цепи эмиттера лазер-драйвера (резис­тор R101 номиналом 12 Ом). Зная номинал этого резистора, легко вычислить рабочий ток ILD (I=U/R). Фир­мы-производители  рекомендуют следующий порядок проведения измерения: отключить устройство от  электропитания;  подключить мультиметр к резистору в цепи эмиттера лазер-драйвера;  включить устройство и произвести измерение;  отключить устройство, отключить мультиметр, произ­вести подсчет рабочего тока ILD по падению на­пряжения на резисторе и сравнить его с номи­нальным током, указанном на этикетке. Падение напряжения на резисторе, деленное на номинал этого резистора, должно соответствовать току 47,4 мА ±6%.

Лазерный диод является частью оптиче­ской системы и большая часть фирм-изготови­телей при неисправности рекомендует замену все­го узла. Оптика -  главная и дорогостоящая часть и поэтому, конечно, требует внимания. Линзовые поверхности должны быть чистыми и защищенными от попадания влаги.

Необходимо учитывать, что при попадании из холодного помещения в теплое или в помещение с повы­шенной влажностью на линзах оптического звукоснимателя может конденсироваться влага, присутствие которой отрицательно влияет на нормальную работу. Поэтому следует тщательно протереть объектив, не трогая при этом остальные линзы оптичес­кой системы. Для испарения влаги нужно оставить во включенном состоянии примерно на один час.

Хотя лазерный луч невидим, тем не менее рассеяние лазерного пучка можно наблюдать на объективе (линза как бы светится при включении лазерного диода). В боль­шинстве случаев остаются работоспособными, а неисправности появляются либо в механических узлах привода, либо вследствие оседания пыли на поверх­ность линзы лазерного излучателя. Следует обратить внимание на поверхность линзы лазерного излучате­ля, которую необходимо проте­реть с особой осторожностью ватой, смоченной спиртом.

Для предотвращения выхода из строя лазерного диода при транспортировке, фирмы-изготовители «закорачивают» выводы лазерного диода каплей при­поя. После установки оптического преобразователя и подключения разъема необходимо удалить при­пой в месте «закорачивания» выводов. Точка, в кото­рой необходимо удалить припой, указывается в пас­порте оптического преобразователя.

Если отсутствует свечение лазера или его интенсивность недоста­точна, то возможно, что с течением време­ни эмиссионная способность лазер­ного диода снизилась, а при этом снижа­ется надежность считывания информации и работоспособность всего привода. Мощность излучения лазера контролируется схемой управления питанием лазера. Если визуально не видно красного свечения луча лазера, то или неисправен сам лазерный диод, или не работает его схема управле­ния. Если свечение лазера видно, то целесо­образно увеличить ток лазерного диода, вращая по часовой стрелке движок переменного резистора, расположенного на лазерной головке, на 10 – 30^о. В других случаях контролируют с помощью осцилло­графа работу микросхемы управле­ния лазерным диодом.