CW TiSa Laser

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NiklasH
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CW TiSa Laser

Beitrag von NiklasH » So 20 Nov, 2022 9:46 pm

Hallo liebe Laserfreunde,

momentan arbeite ich, neben dem DPSS SHG Nd:YAG, auch an einem diodengepumpten Titan-Saphir-Laser. Ich habe tatsächlich einen kleinen TiSa Kristall von Optogama für relativ wenig Geld geschossen gekriegt, also wird es jetzt ernst im Projekt. Aber als erstes: Wie pumpt man TiSa?
TiSa hat eine breite Absorptionskurve um 490nm rum, wobei 532nm noch relativ gut geht. Daher wurden diese Laser traditionell mit Nd:Yag gepumpt, was natürlich extrem aufwendig ist. Daher gibt es momentan viel Forschung, auf Dioden umzusteigen. Besonders 450nm ist aufgrund der hohen verfügbaren Leistungen interessant, aber starke 520nm Dioden gibt es ja auch. Allerdings braucht TiSa hohe Leistungsdichten, weshalb die Dioden immer mit Zylinderlinsen sauber strahlkorrigiert werden müssen. Mit dem richtigen Resonator hat man TiSa Laser schon mit 1W 450nm zum laufen gekriegt.
Und jetzt komm ich ins Spiel: Ich bin kein professioneller Laserforscher, also werd ich sicher keinen perfekten Resonator hinkriegen.. Und wie kompensier ich das? Mit Poowweerrr :freak: :freak:
Darf ich vorstellen: Das Pumpmodul, mit dem ich den Kristall pumpen werde.
module.jpeg
Im Modul sind 2x 4W 465nm Dioden mit Fast axis Kollimation und externer Zylinderlinsenkorrektur verbaut, die via Polcube und und Lambda/2 Rotator verbunden werden. Außerdem habe ich noch eine 1W 520nm Diode mit Dichro eingespiegelt. Hier ist das Modul offen:
Setup.jpeg
Alle Linsen, sowie Rotator, Polcube und Dichro habe ich von Phillip (Live Lasersystems) für einen sehr vernünftigen Preis gekauft. Die Optiken sind mit einem UV-Kleber verklebt, den Phillip mir freundlicherweise ebenfalls mitgeschickt hat. Das Modul ist staubdicht abgeschlossen.
Die Wellenlängen sind nicht ohne Grund gewählt: 465nm ist 15nm näher am Absorptionsmaximum als 450nm und gibt ca. 20% mehr Absorption. 520nm wird nicht nur besser als 465nm absorbiert, sondern negiert auch einen Pump-induzierten Verlust im Kristall, der wohl laut einigen Papern beim Pumpen mit Blau auftritt.
Nach allen Verlusten in den Optiken bleiben noch ca. 8W (schätzungsweise) übrig, was lange ausreicht um den Strahl in der Luft via Rayleigh Streuung sichtbar zu machen.
focus.jpeg
Hier ein Video vom Modul:
https://youtu.be/ATle9E7wAPE
Das Modul ermöglicht es, die Dioden separat ein- und auszuschalten. Das sieht man hier:
https://youtu.be/VVNlIGnj1I8
Natürlich darf auch ein wenig Spaß nicht fehlen :) Gravieren wäre mit dem Modul gar kein Problem, sowohl aufgrund der hohen Leistung, als auch der guten Strahlqualität.
https://youtube.com/shorts/eDjGI1o4Erk?feature=share

Die Diodentemperaturen werden mit Thermistoren gemessen und von einem Arduino ausgewertet. Dieser kontrolliert dann über ein PID-Skript ein 20kHz PWM Signal für einen Buck-Converter (selbstgebaut :) ), der ein 110 W TEC analog befeuert. So bleiben die Dioden im erlaubten Temperaturbereich. Der Arduino kontrolliert auch zwei LEDs, die anzeigen wenn die Temperatur zu hoch ist und/oder die Sensoren einen Fehler haben.

Die 8W, die da rauskommen sind natürlich sicherheitstechnisch kein Witz, also Schutzbrillenpflicht ;) Aber die Leistung sollte nach meiner Recherche buchstäblich viermal ausreichen um meine Resonatorkonfiguration über die Laserschwelle zu kriegen - Sofern ich es gebacken kriege, den zu justieren: Es wird eine X-fold Cavity werden, also 4 Spiegel. Nicht trivial.. Aber wenn ichs hinkriege, könnte da schon ein bisschen was rauskommen :)

Falls ihr mehr Details zu den Optiken und der Auslegung sucht, guckt gern in dem Thread hier nach: https://www.laserdiscourse.org/t/diode- ... -laser/340 :)

Guten Abend und nochmal danke an Phillip für die Hilfe bei den Optiken.

Liebe Grüße,
Niklas
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Death
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Re: CW TiSa Laser

Beitrag von Death » Mo 21 Nov, 2022 7:34 am

Cool :D

Das mit Spiegel ausrichten und Kleber ist für mich ein Buch mit sieben Siegeln. Das werde ich nie verstehen.

Wenn etwas keine Stellschrauben hat, isses für mich Hexenwerk :lol:

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Hatschi
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Re: CW TiSa Laser

Beitrag von Hatschi » Mo 21 Nov, 2022 5:53 pm

Halli Hallo

Der Vorteil an UV-Klebern ist das du nach belieben einrichten kannst und berührungslos aushärten, also verstellt sich auch nix mehr.

Hatschi

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NiklasH
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Re: CW TiSa Laser

Beitrag von NiklasH » Mo 21 Nov, 2022 6:08 pm

Ja, das Zeugs ist super :D Für einen Resonator würde ich persönlich das jetzt nicht nehmen (auch wenn es in der Industrie viel gemacht wird), aber für die Anwendung hier ist das fein.

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guido
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Re: CW TiSa Laser

Beitrag von guido » Mo 21 Nov, 2022 7:03 pm

Hi,
UV Kleber ist ein Wahnsinnszeug. Versucht aber nicht das 10€Ebay Set sondern guckt im Bekanntenkreis
nach einem Zahnarzt. Leider nur wenige Monate haltbar aber Ein Komma Null mit Sternchen.
Aushärten tu ich es mit einer unkollimierten 80mW Blau. Geht in 0.0x Sekunden. Stinkt gar fürchterlich
aber hält Bombe.

Death
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Re: CW TiSa Laser

Beitrag von Death » Mo 21 Nov, 2022 8:45 pm

Ich seh schon, ich bin zu blöde dazu 8)

Aber wann mache ich auch mal sowas, dafür isses zu selten bei mir, da schraube ich lieber :D

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