Strahlkorrektur auf kurze Distanz

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Hatschi
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Strahlkorrektur auf kurze Distanz

Beitrag von Hatschi » Fr 01 Feb, 2019 8:48 pm

Halli Hallo

Ich stehe gerade etwas am Schlauch.
Korrektru einen blauen LD auf Fokus unendlich und dann die Prismen ausgerichtet, passt.
Fokus auf eine kurze Distanz von etwa 100mm und ich habe einen schmalen und langen Streifen.

Muß ich jetzt bei kurzem Fokus die slow axis korrigieren oder wo liegt mein Fehler?

Hatschi

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ekkard
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Re: Strahlkorrektur auf kurze Distanz

Beitrag von ekkard » Fr 01 Feb, 2019 9:26 pm

Hast du da eine Laserdiode (LD ???), die einen gewissen Astigmatismus aufweist? Das wäre normal:

Manche Laserdioden haben zwei deutlich verschiedene Fokalebenen, die mit der jeweils nicht fokussierten Leistung einen Strich erzeugen. Erst im "Unendlichen" spielt dieser Astigmatismus keine deutliche Rolle mehr.

Vielleicht gibt's ja auch noch weitere Erfahrungen dieser Art z. B. wie extrem dieser Astigmatismus sein kann. Mich hat das bei meinen Sicherheitsuntersuchungen nicht sonderlich gestört, weil man sich den "ungünstigsten Fall" heraussuchen muss. Dass dabei ein Teil der Leistung (jeweils) die Blende trifft, macht die Sache weniger kritisch.
Mit freundlichen Grüßen
Ekkard

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Re: Strahlkorrektur auf kurze Distanz

Beitrag von ekkard » Fr 01 Feb, 2019 9:30 pm

Hatschi hat geschrieben:
Fr 01 Feb, 2019 8:48 pm
Muß ich jetzt bei kurzem Fokus die slow axis korrigieren oder wo liegt mein Fehler?
Dabei stehe ich jetzt auf der Leitung. Was genau willst du überhaupt machen? Bei Showlasern spielt die "astigmatische Differenz" nach den ersten paar Zentimetern (normalerweise) keine Rolle mehr?
Mit freundlichen Grüßen
Ekkard

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Re: Strahlkorrektur auf kurze Distanz

Beitrag von mikesupi » Fr 01 Feb, 2019 10:05 pm

Ich glaube, dass das im Nahbereich gar nicht funktioniert.

Du machst ja den Strahl nach dem Kolli breit, damit er im unendlichen Fokus schmal wird.

ol5.jpg
ol6.jpg



...
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Re: Strahlkorrektur auf kurze Distanz

Beitrag von VDX » Fr 01 Feb, 2019 11:31 pm

... wenn ich den Standard-Kollimator bei den blauen Laserdioden so weit herausdrehe, daß ich einen Fokusabstand von etwa 20mm habe, messe ich bei einer 2W-Diode etwa 0.08mm Spot-Durchmesser, bei einer 3.5W-Diode (schon leicht elliptisch) etwa 0.1mm und bei einer 6W-Diode dann schon stark elliptisch etwa 0.13mm.

Wenn ich das weiter weg fokussiere (Kollie wieder reindrehe), wird das immer elliptischer, bis ich irgendwann bei 100mm praktisch eine Linie mit um die 0.4mm x 0.2mm habe :?

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Re: Strahlkorrektur auf kurze Distanz

Beitrag von Hatschi » Sa 02 Feb, 2019 9:31 am

Halli Hallo

Irgendwie ist es ja logisch, wenn man es denn mal weiß! :roll:
Das Bild spricht ja für sich.
LD 6W compair.jpg
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Re: Strahlkorrektur auf kurze Distanz

Beitrag von Hatschi » Sa 02 Feb, 2019 9:55 am

- zur oberen Linse kann ich nicht viel sagen
- die mittlere ist vom Roithner
- die untere eie meiner uralten f8 3 Glas Linsen mit entspiegelung für Rot

Ob die mir an den Rändern etwas wegschneidet kann ich nicht sagen, auch getraue ich mich nicht die Leistung mehr aufzudrehen, nicht das ich mir den Emitter noch selbst durch Reflexion zerschieße.
Sie währe aber (wieder einmal) mit Abstand die beste Wahl für´s bruzzeln.

LD 6W compair lenses.jpg
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Re: Strahlkorrektur auf kurze Distanz

Beitrag von tracky » Sa 02 Feb, 2019 10:26 am

Harald, du wärst der Erste, den ich kenne, der die Großemitter LD für einen korrekten Beam (Show Laser) gezähmt bekommt. Aber ich denke in diesem Fall wären wohl Zylinderlinsen die bessere Wahl.
Gruß Sven

Laser? Was ist das? Licht aus super erschwinglichen Restbeständen

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Re: Strahlkorrektur auf kurze Distanz

Beitrag von jojo » Sa 02 Feb, 2019 11:07 am

@Hatschi,
Wenn ich das richtig lese, fokussierst Du zuerst auf unendlich, korrigierst dann den Strahl und fokussierst dann erneut auf kurze Distanz (mit Herausdrehen der Kollimatorlinse)?
Das geht natürlich nicht.
Vorab muss die Diode so kollimiert werden, dass der Brennpunkt weit weg liegt. Oder besser gesagt BEIDE Brennpunkte.

Stellt man einen möglichst kleinen Punkt auf z.B. 5 Meter Entfernung ein, macht man oft den Fehler, dass ein Brennpunkt zwischen dem Punkt und der Diode liegt. Es ist der Brennpunkt EINER Achse durch den genannten Astigmatismus. Dadurch kommt es zu diesem "Umkippen", wie Mikesupi gesagt hat. Der Strahl der in einer Achse breiter gemacht wurde, wird auf Entfernung schmaler. Der Fleck sieht zwar auf diese Distanz symmetrisch aus, ist aber in einer Achse bereits durch diesen Brennpunkt gekreuzt. Das geht nicht.

Stellst Du den Kollimator so dass der Fleck auf die Distanz größer wird (also Kollimator WEITER hineingedreht als beim "Scharfstellen") dann liegen beide Brennpunkte weit weg. Jetzt korrigierst Du eine Seite mit dem Prisma.
Diese Korrektur ist dann entlang des gesamten Strahls gleich. Die Divergenz ist natürlich größer (vielleicht 2-3mrad).
Das ist aber egal, denn es wird nur vorkollimiert, NICHT fokussiert.
Nimmst Du nun eine zweite Linse, die Fokuslinse, kannst Du den gewünschten Spot erzeugen.
Diese kann z.B. 25, 50 oder 100mm Brennweite haben.
Da Du einen relativ gering divergenten Strahl mit der Fokuslinse bündelst, ist der Abstand der Linse zum Laser relativ egal. Massgeblich ist der Abstand Linse<>Arbeitsfläche. Und dieser ist durch die Brennweite der Fokuslinse festgelegt.
Der Fokusdurchmesser selbst ist immer gleich, egal wo im Strahl die Fokuslinse sitzt. "Defokussiert" wird dadurch dass die Arbeitsfläche aus der Fokusebene herausgelegt wird. Es wird aber NICHT der Fokusabstand bzw. die scheinbare Brennweite geändert. Das geht nur mit einer anderen Linse.
Anders als bei den einfachen Versionen mit nur der Kollimatorlinse, wo durch Hinein- oder Herausdrehen des Kollimators der Abbildungsmaßstab und auch die Entfernung des Fokuspunkts verstellt wird.

Durch den etwas divergenten Strahl nach dem Kollimator und der Korrektur wird Dein Fokus etwas weiter weg liegen als die Brennweite der Fokuslinse.

Gruß

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Re: Strahlkorrektur auf kurze Distanz

Beitrag von Hatschi » Sa 02 Feb, 2019 12:42 pm

Danke Jojo, leider muß ich derweil nur mit der Kollimation zurechtkommen was im Normalfall ja ausreichend ist.
Jetzt werde ich für´s erste beim Roithner die 8mm ar blau ordern und für den Anfang glücklich sein.

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Re: Strahlkorrektur auf kurze Distanz

Beitrag von Hatschi » Sa 02 Feb, 2019 12:43 pm

Das Gitter ist ein 1mm Raster
LD 6W compair lenses measurements.jpg
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Re: Strahlkorrektur auf kurze Distanz

Beitrag von jojo » Sa 02 Feb, 2019 1:37 pm

Hatschi hat geschrieben:
Sa 02 Feb, 2019 12:42 pm
Danke Jojo, leider muß ich derweil nur mit der Kollimation zurechtkommen was im Normalfall ja ausreichend ist.
Ah okay - dann kannst Du Deine Strahlkorrektur natürlich vergessen bzw. sparen.
Bei der einfachen Kollimation musst Du den Fokus auf der Arbeitsfläche "unscharf stellen", damit aus dem Strich ein Quadrat wird. Da aber beide Achsen des Strahls unterschiedlichen Winkel haben, wird nicht die breite Seite in dem gleichen Maße schmäler, in dem die schmale Seite breiter wird. Ich wollte mir dazu mal ein Programm erstellen, mit dem man die Spotgröße berechnen könnte, wenn die Form quadratisch eingestellt ist.
Das ist aber recht schwierig, wenn man die echte Größe des Emitters nicht kennt.
Aus mir unerfindlichen Gründen ist es ja aus der Mode gekommen, in Datenblättern die Größe der aktiven Fläche anzugeben. Vor 20 Jahren bei Pumpdioden war das noch üblich, z.B. 2 x 200µm.

Lass Dich von den Ergebnissen Deiner Kollimatorlinsen nicht verwirren:
Da Du mit verschiedenen Brennweiten experimentiert hast, aber immer auf die selbe Distanz fokussiert hast, hast Du verschiedene Abbildungsmaßstäbe erhalten. Und der genannte Astigmatismus hat sich verschieden ausgewirkt, so dass es SO AUSSIEHT, also ob die eine Linse schlechter wäre als die andere.
Tatsächlich ist keine Linse schlechter, sondern Du hast nur auf diese eine Distanz ein anderes Abbild.
Änderst Du zu jeder Brennweite die Distanz entsprechend, bekommst Du auch bei jeder Linse das gleiche Abbildungsverhältnis des Strichs.

Natürlich wird eine langbrennweitige Linse bei einem vorgegebenen Abstand von 100mm das bessere Ergebnis liefern.
Weil die Linse weiter vom Emitter weg sitzt, ist der Strahldurchmesser auf der Linse größer. Der Winkel des austretenden Lichtkegels aus der Linse wird dadurch ebenfalls größer und der Fokuspunkt entsprechend kleiner.
Eine kurzbrennweitige Linse z.B. 4mm kommt viel näher an den Emitter. Der Strahldurchmesser dort ist nur weniger als halb so groß. Da aber die Fokusdistanz gleich ist (ca.100mm) ist der Austrittswinkel auch nur knapp die Hälfte und der Fokuspunkt wird größer.
Die Regel ist ja, je größer der Strahldurchmesser bzw. je größer der Winkel des Strahlkegels nach der Linse desto kleiner der erreichbare Fokus.
Mit einer 100mm Brennweite 50mm nach dem Emitter und der Brennpunkt weitere 50mm dahinter würdest Du theoretisch eine 1:1 Abbildung erreichen.

Aber:
1. musst Du aufpassen, dass bei längerer Brennweite (= Abstand zum Emitter) der Strahl noch komplett auf die Linse passt und
2. wird mit steigender Brennweite die Schärfentiefe immer geringer. Bei einer 100mm Brennweite würde die fast gegen Null gehen.
Du wirst also schon bei den Kollimatoren zwischen f4mm und f8mm einen merklichen Unterschied in der Schärfentiefe Deines Fokuspunktes feststellen.
Aber das brauche ich Dir als Fotografen ja nicht zu erklären. :D :D

Ich muss immer wieder lachen, wenn in bestimmten Foren 20 Seiten lang über diese und jene "bessere" Kollimatorlinse diskutiert wird.
Es gibt nicht "die" bessere Linse, sondern nur die die besser für Deine Anwendung taugt.
Ich habe je nach Anwendung mit 20 Cent Plastiklinsen bessere Ergebnisse erzielt als mit teueren 3-Linsern.
Einfach nur weil die Brennweite für diesen Zweck besser gepasst hat.

Gruß

Joachim
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Re: Strahlkorrektur auf kurze Distanz

Beitrag von Hatschi » Sa 02 Feb, 2019 5:57 pm

Halli Hallo

Stimmt, früher sind immer die Emittermaße angegeben worden!

Und ja, was für die eine Anwendung hervorragend funktioniert kann für die Andere von Nachteil sein.

Für meine Anwendung (Papier, Holz, anderer Kleinkram) haben mir meine Fotos gezeigt das die f8 Linse, auch wenn eventuell nicht der ganze Emitter durchpasst, die geeignetste Wahl sein dürfte da man gut erkennen kann das dort am meißten Energie gebündelt wird und eventuell dadurch auch die geringere Tiefenschärfe wieder wett macht.

Hatschi

@Jojo.: kannst du dich vielleicht noch erinnern was deine Prismen von "seinerzeit" für Daten hatten?

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Re: Strahlkorrektur auf kurze Distanz

Beitrag von Hatschi » Sa 02 Feb, 2019 6:40 pm

Wer mißt, mißt Mist. Fokus war 150mm.

Aber wie schafft dann dieser Herr die Physik auszutricksen?

https://www.lasertack.com/en/6w-445nm-e ... ng-laser-2

Außermittiger Strahlaustritt würde ja für Prismen sprechen?
Die Tiefenschärfe dürfte nach den Angaben darunter aber auch sehr leiden.

Und prinzipiell würde ja auch nichts dagegensprechen den Spot im Fokus einfach auf ein Quadrat zu beschneiden.
Die gesamt auftreffende Leistung sinkt dadurch zwar erheblich, aber am verbleibenden Auftreffpunkt bleibt sie gleich.

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Re: Strahlkorrektur auf kurze Distanz

Beitrag von VDX » Sa 02 Feb, 2019 7:12 pm

... da sind zwei Prismen drin und der Leistungsabfall ist auch ziemlich hoch - aus der 6.5W-Diode holt er damit "nur noch" 5.5W raus:
SpotCreator_vs_Prismenpaar.jpg
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Re: Strahlkorrektur auf kurze Distanz

Beitrag von Hatschi » Sa 02 Feb, 2019 7:43 pm

Die Kollimatorvariante hat ja nur 6W. Nur 0,5W Verlust aber die 5,5W mehr auf den Punkt gebracht.
Also im Prinzip macht er es ja wie man es normalerweise richtig macht, so wie Jojo auch geschrieben hat, wie ich es am Ende ja auch vorgehabt hätte, mit Fokuslinse.

Da stellt sich mir die Frage....

schnell mal Konstruiert: ca. die doppelte Leistung gegnüber der normalen Fokusierung.
SpotCreator vs normale Linse.jpg
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Re: Strahlkorrektur auf kurze Distanz

Beitrag von VDX » Sa 02 Feb, 2019 7:55 pm

... was ich bisher noch nie im Einsatz bei Lasergravierern gesehen habe, ist die eigentlich noch bessere Variante mit einem oder zwei schräge angestellten Konkav-Spiegeln.

Damit kann ein elliptisches Strahlprofil ebenfalls "zusammengestaucht" werden ... und die Leistungsverluste sollten auch deutlich geringer sein ...

Viktor
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