Strahldurchmesser bei roter Diode verringern ?

[elmex]

Hi Leute,

mich quält schon seit längerem die Frage, ob und wenn ja wie es denn möglich ist den Strahldurchmesser bei nem 100mW Diodenlaser zu verringern...

Also ich hab ja auch wieder in Regensburg einige Bänke mit roten Dioden gesehen. In manchen waren auch Teleskope zur Strahlverkleinerung verbaut. (Gefällt mir aber irgendwie net...)

Also anscheinend ist es üblich, dass die 100mW Dioden alle nen Strahldurchmesser von 3mm und mehr haben ? (korrigiert mich, wenns net stimmt)
Liegt doch höchstwahrscheinlich an der verbauten Optik bzw. deren Brennweite vor der Laserdiode, oder ?
Die Diode in ner Laserwasserwaage von nem Kollegen hat nen deutlich kleineren Strahldurchmesser, auch auf größere Distanz.

Nun stellt sich bei mir folgende Frage:
Ist es denn möglich die Linse(n) der Kollimatoroptik im Diodenmodul gegen welche mit geringerer Brennweite zu tauschen, um somit den Strahldurchmeser auf beispielsweise 1mm zu verkleinern ?
Hat da schon jemand Erfahrung damit gemacht ? @Guido
Wenn ja, wäre es nett, wenn mir jemand unter die Arme greifen könnte...
Gibt ja z.b. ne große Auswahl an Optiken beim Roithner...

Haben eigentlich alle Laserdioden-Emmiter den selben Öffnungswinkel ?
Wenn ja, wie groß ist der ?

Danke schonmal im Voraus
MfG Sascha

[Hatschi]

Halli Hallo

Austrittswinkel ist bei jeder LD anders, selbst wenn man mehr "Saft" auf die LD gibt ändert sich was.

Kleine Leistung, kleiner Chip, kleiner Strahldurchmesser
Große Leistung, größerer Chip, größerer Strahldurchmesser

Strahlduchmesser und Divergenz sind voneinander abhängig.

Warum hat Arctos noch immer in Monopol?

Hatschi

[guido]

Hallo,

meine Diode haben einen Durchmesser von <2.5mm und eine Divergenz unter 1 und passen damit gut zu den gängigen DPSS.

Teleskope zur "Strahlverdünnerung" sind sicher kein Problem, nur geht dann die Divergenz den Bach runter . .

Wähle also besser das kleinere Übel

[tschosef]

Halli hallo...

da möcht ich auch meinen Senf dazu geben: Kollege JP hat mal im Internett diese schöne Aussage gefunden:

Das Produkt aus Divergenz und Strahlduchmesser ist bei einem opt. Strahlengang einer Lichtquelle KONSTANT.

Dieser schöne Satz hat unangenehme Folgen. Feßtgelegt wird dieses "Produkt" durch die Lichtquelle selbst. Sie ist das erste ELEMENT, dass das Produkt von Divergenz und Strahlduchrmesser definiert. (Emitterbreite und Divergenz)
Ein "Linsensystem" dass den Querschnitt verkleinert, vergrößert damit auch die Divergenz und umgekehrt.

Mit nachfolgenden Linsen kann man sich also nur noch das "angenehmere" Übel raussuchen. Strahlquerschnitt oder Strahldivergenz.

NUR eine BLENDE verändert dieses Produkt, weil ja damit der Strahlquerschnitt UND die Divergenz gleichzeitig verringert werden können.

Auch eine Linse mit kleinem Durchmesser kann wie eine Blende wirken. So ergibt es sich auch, dass zB langbrennweitige Kollimator Linsen(systeme) meist ein besseres Strahlprofiel ergeben, da damit der "Strahldurchmesser der Lichtquelle" etwas verkleinert (abgeschnitten) wird.
Dadurch verschenkt man dann aber auch wieder Leistung.

tja... kannste machen nix... is halt Physik

viele Grüße
Erich

[elmex]

@Guido
Kommt halt auch darauf an, wie man den Strahldurchmesser misst. Schaut man von oben drauf, ist der Strahl breiter, sieht man aber seitlich drauf, ist der Strahl schmäler... (Bei mir auch <2,5mm)

Ich hatte das untere Bild mal irgendwo im Forum gefunden...
Daran kann man das typische Dioden-Strahlprofil erkennen, in dem der mittlere Teil heller ist als die beiden äußeren...

Nur wenn man jetzt mehrere überlagern will wie auf dem Bild zu sehen, wird der Strahl eben auch immer breiter...
Und gerade dem Problem wollte ich aus dem Weg gehen, indem der Strahl von vornherein schon ziemlich schmal ist... und zudem es ziemlich schwierig werden könnte 3 überlagerte Strahlen à 2,5mm halbwegs vernünftig durch nen 5mm Polwürfel zu bekommen...

[guido]

Wenn ich von Durchmesser spreche meine ich einen RUNDEN Strahl.
Ob der Strahl nun rund oder elliptisch ist wied vom Kollimator bestimmt.
Je nach dem was man weiter vorhat ist der Strahl elliptisch.
Die beiden 100er Rot aus meiner ersten WL Bank sind von von einem gewissen T.H. und auf "unendlich" fokussiert. "Undendlich" war beim einstellen für mich der Punkt am Ende meines 16m langen Flures. Da war der Rote ein winzig kleiner Punkt. Vorne war der Beam ca 5x2mm. Die Roten mussten bei mir 40cm vom Scanner weg damit sie überhaupt draufpassten.
Gedacht waren diese Dioden zum Kombinieren und Nachfokussieren.
Bei mir gabs "nur" einen Polwürfel.

Das pefekte Kochrezept wird keiner preisgeben , es sei denn du ergoogelst seine Patentschriften

[turntabledj]

Hi Guido,

muss dich mal wieder mit meiner Standard-Frage nerven
Was macht der 400er Rote oder gibt es mittlerweile schon was dickeres in deiner Planung ?

Sag mal - die 200er Dioden... haben die die gleiche Lebensdauer, wie die 100er oder müssen die mit zu hohem Strom betrieben werden, um 200mW zu erreichen, was die Lebensdauer verkürzt ?

Viele Grüße
Achim

[guido]

Achim,

ich hatte da mal ein paar wunderschöne Dioden die ich leider nicht mehr nachkriege..

Momentan leider genug andere Baustellen. Dioden überfahren bringt nix bis wenig..das Thema ist schon lange durch.

[ekkard]

Das Produkt aus Divergenz und Strahlduchmesser ist bei einem opt. Strahlengang einer Lichtquelle KONSTANT.

Der minimale Strahldurchmesser (die Strahltaille), die Wellenlänge und die Divergenz haben folgenden Zusammenhang:

Divergenz * Strahltaille = 2*Wellenlänge/Pi

"einer Lichtquelle": Meines Wissens gilt diese Beziehung nur für LASER. Ansonsten müsste eine in den Vollraum strahlende Lichtquelle immer auf einen Fleck der Größe Wellenlänge/(2*Pi^2) ~ WL/20 abbildbar sein, was definitiv nicht der Fall ist.

Ein "Linsensystem" dass den Querschnitt verkleinert, vergrößert damit auch die Divergenz und umgekehrt.

Das stimmt nicht generell, sondern nur für den Fall, dass der Strahl bereits die Kleinheit der theoretisch vorgegebenen Taille nach o.a. Beziehung erreicht hat. In allen anderen Fällen ist eine Strahlverengung durch 2 geeignet angeordnete Linsen erreichbar.

NUR eine BLENDE verändert dieses Produkt, weil ja damit der Strahlquerschnitt UND die Divergenz gleichzeitig verringert werden können.

Ich versuch's einmal zu verstehen: Im ersten Schritt wird die scheinbare Laserquelle, die Taille, durch eine Linse scharf abgebildet. Günstigstenfalls entspricht der Brennfleck der Taillenabbildung. An der Divergenz ändert eine Linse nichts. Im Brennpunkt stelle ich eine erste Blende auf, mache also die Quelle punktförmiger - immer noch bei gleicher Divergenz. Eine zweite Linse richtet den Stahl wieder parallel (bildet also die nunmehr verkleinerte Quelle ins Unendliche ab). Die Divergenz kann ich nunmehr durch Abblenden der 2. Linse (mittels einer zweiten Blende) verringern, weil sich die beleuchtete Blende im Brennpunkt wie ein (Huygens'scher) Elementarstrahler verhält. Richtig?

Dadurch verschenkt man dann aber ... Leistung.

Wie wahr!

Auch eine Linse mit kleinem Durchmesser kann wie eine Blende wirken.

ok.

[ekkard]

Ob der Strahl nun rund oder elliptisch ist wied vom Kollimator bestimmt.

Eigentlich nicht, sondern vom Chip selbst, weil die Lage der Strahltaillen und deren Divergenzen von der betrachteten Polarisationsrichtung abhängen - also insbesondere parallel zum pn-Übergang bzw. senkrecht dazu (Astigmatismus).