Vergleich verschiedener Laserdioden-Typen und Gehäuse

Betrieb, Bau und Modifikation von Festkörper- und Diodenlasern (keine Pointer)
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Re: Vergleich verschiedener Laserdioden-Typen und Gehäuse

Beitrag von VDX » Mo 25 Mär, 2019 12:24 pm

... neee - die Firmen sind auch noch nicht viel weiter :?

Für LIDAR-Anwendungen gibt's jetzt schon kommerziell verfügbare kleine Module mit 40 Ampere Spitzenstrom und 4 Nanosekunden Pulszeit (und keine Angabe über Wiederholraten).

Für Hochleistungs-QCW-Treiber sind sie aber auch erst bei ab 3 Millisekunden, wo ich mit meinem OpAmp-Treiber doch schon etwas schneller schalten kann :freak:

https://picolas.de/wp-content/uploads/2 ... Driver.pdf

Viktor
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Re: Vergleich verschiedener Laserdioden-Typen und Gehäuse

Beitrag von VDX » Mi 27 Mär, 2019 8:19 pm

... eher der "Vollständigkeit" halber, als daß es was lohnendes wäre - hab' mir aus Neugier zwei "unbekannte" 808nm-Laserdioden mit Kükö und Lüfter für 30€+Porto bei ebay gekauft - die kamen vorhin an.

Die Daten zu den Dioden zu finden war fast unmöglich, zumindest haben sie bei 1A und etwa 2.6V schonmal "geleuchtet" ohne kaputt zu gehen oder heiß zu werden.

Dann, nach mühsamer Suche nach Datenblättern oder Handbüchern habe ich eher zufällig was in einem Bild gefunden - das sind 1.5W-Dioden mit max. 1.5A Strom ... also "nix großes", aber schonmal was zum "Herumspielen" - für Papier oder Karton reichts noch nicht, schwarzen Kunststoff kann man aber schon relativ fein (0.1mm-Spot) gravieren und schwarze Kunststoffolie auch schneiden 8)
1_5W-Dioden.jpg
Testaufbau.jpg

Der Spot ist deutlich keiner, als hier im Kamera-Bild zu sehen - bei 1Watt überstrahlt das aber schon recht stark:
Spot-1W.jpg
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Re: Vergleich verschiedener Laserdioden-Typen und Gehäuse

Beitrag von VDX » Mo 01 Apr, 2019 9:50 am

... hab' heute Morgen noch ein paar Sachen ausprobiert -- und weiß jetzt nicht, ob ich mich freuen, oder doch lieber heulen sollte ... oder ob demnächst Leute vom Geheimdienst oder vom Nobelpreis-Kommitee an der Tür klingeln werden :freak:

Aus den vorherigen Tests wußte ich ja schon, daß es auf der Fliese ziemlich gut "blitzt" - hier nochmal das Bild von einem der vorherigen "Fliesen-Flares":
Linse30mm-5A-Fliese.jpg

Nach einigen Anpassungen an der Leitungsführung und Einsatz eines größeren Filterkondensators und einer Drossel als Gegen-Induktion habe ich noch einige ziemlich gute "Blitze" rausbekommen und wollte noch ein Video davon machen.

Wie ich das Video starte und den ersten etwas längeren Puls auslöse, höre ich ein ganz kurzes "Zischen" aus Richtung der Diode und des Netzteils und dann Knallt das mächtig auf der Fliese und auch noch auf dem Netzteil, das etwa 15 Zentimeter hinter der Fliese positioniert war !!!

Hier die Bilder von dem Malheur - der Laserpuls hat ein kleines Loch komplett durch die Fliese geschossen:
Fliese-Megapuls_kl.jpg
- und danach noch die Anzeige vom Netzteil angeschmolzen!!
Netzteil-Einschuß.jpg

Auch das Auskoppel-Schutzfenster in der Diode hat mächtig was abbekommen:
Diode-Fenster.jpg

Die Diode scheint noch zu funktionieren (zumindest pulst sie noch sichtbar auf die Fliese, wenn auch nicht so heftig, wie bei dem "Mega-Blitz"), ich werde aber das Schutzfenster austauschen müssen.

Jetzt frage ich mich, wie ich diesen "Mega-Puls" überhaupt hinbekommen habe ... und ob ich das wieder reproduzieren kann ... und ob ich das überhaupt nachverfolgen sollte, weil das schon ziemlich heftig in Richtung "Waffen-Entwicklung" geht, was ich doch schon immer abgelehnt habe :|

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Re: Vergleich verschiedener Laserdioden-Typen und Gehäuse

Beitrag von VDX » Di 02 Apr, 2019 12:39 am

... weil das Forum zeitweise weg war, komme ich erst jetzt dazu das aufzulösen :freak:


Der "Mega-Puls" mit "Fliesen-Durchschuß" ist (eigentlich sehr, sehr Schade) nur ein "1. April"-Scherz mit Halbwahrheiten :lol:

Die Fliese sieht im Original so aus - die beiden Löcher links unten sind nur etwa 1mm tief reingeschmolzen und da hat es schon einige 100Watt-Pulse dafür gebraucht:
Fliese-Megapuls-OK.jpg

Das "angeschmolzene Netzteil-Display" habe ich auch nur auf die Schnelle "gemalt" ... daran hätte man das mit dem April-Scherz am ehesten sehen können - einmal die etwas andere "Bild-Unschärfe", aber auch daß die IR-Diode den klaren Kunststoff so nicht schmelzen würde -- die würde da einfach hindurchleuchen und bestenfalls den schwarzen Kunststoff dahinter etwas deformieren 8)

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Re: Vergleich verschiedener Laserdioden-Typen und Gehäuse

Beitrag von VDX » Mi 03 Apr, 2019 5:32 pm

... hier mal ein kurzer Test mit 8kHz PWM und Puls:Pause etwa 1:4 (also 20% oder ca. 40Watt mittlerer Leistung) auf Stahl und Holz -- da ich den Treiber noch nicht ins Gehäuse eingebaut habe und der so relativ schnell heiß wird, nicht mehr mittlere Leistung ... und beim Holz (ohne Preßluft als Schutz für die Linse) auch erstmal nur kurz durchgezogen :freak:

https://vimeo.com/328196237

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Re: Vergleich verschiedener Laserdioden-Typen und Gehäuse

Beitrag von VDX » Do 11 Apr, 2019 11:04 am

... bin gerade wieder an was anderem dran - eine blaue 6Watt-Diode mit Prismen-Strahlformung und Beam-Expander für einen Galvoscanner.

Die "Strahlform" in den Bildern sieht etwas undefiniert aus, das ist aber bei der Materialbearbeitung kein großes Problem, solange 90% der Leistung in einem sauberen Spot ankommen (siehe letztes Bild mit dem Brennfleck in 1m Abstand).

Zuerst mal nur die Diode mit Prismen, ohne Beam-Expander - einmal bei 300mA noch als "LED" und mit 400mA, wo die meisten Moden schon angeschwungen sind:
1 - 6W-Diode mit Prismen - Nahfeld.jpg
- hier das "Fernfeld" in 1m Abstand:
2 - 6W-Diode mit Prismen - Fernfeld 1m.jpg

- und hier durch den Beam-Expander bei ebenfalls 300 und 400mA und mit Min- und Max-Einstellung im Fernfeld:
3 - BeamExpander Nahfeld 300_400mA.jpg
4 - BeamExpander Fernfeld-1m-MinMax 300_400mA.jpg

So schaut dann bei 1A (etwa 1.5Watt Leistung auf ca. 4x4mm) der "Brennfleck" in 1m Abstand aus:
5 - Brennfleck 1m 3x3mm.jpg
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Re: Vergleich verschiedener Laserdioden-Typen und Gehäuse

Beitrag von VDX » Do 11 Apr, 2019 4:58 pm

... zusammen mit dem Galvokopf schauts dann so aus - das montiere ich dann zum Testen an eine meiner CNC-Anlagen:

Mit Galvoscanner.jpg


In der späteren Anwendung ist der Galvokopf im Gehäuse auf einer mittig angeordneten Z-Achse montiert und darunter bewegt sich ein XY-Koordinatentisch mit etwa DIN-A3 Verfahrbereich.

Für meine eigene Variante davon habe ich eine richtig stabile Movtec-XY-Anlage mit 500x500mm - hier ein Video von der, wie mein Jüngster mit der im jog-Mode etwas "rumspielt", nachdem wir sie nach dem Transport wieder zusammengeschraubt hatten:

https://vimeo.com/251230543

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Re: Vergleich verschiedener Laserdioden-Typen und Gehäuse

Beitrag von VDX » Do 11 Apr, 2019 6:14 pm

... und das wird die spätere Z-Achse:

Z-Achse.jpg


Für die Vortests montiere ich den Galvokopf auf meine CNC-Anlage, so wie in dem Video hier:

https://vimeo.com/207474893

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Re: Vergleich verschiedener Laserdioden-Typen und Gehäuse

Beitrag von VDX » Fr 12 Apr, 2019 8:56 am

... hab' mal "freihändig" den Fokus-Abstand ausgemessen - mit den 1064nm-Linsen für den Faserlaser sind das normal 176mm -- wegen der blauen Laserdioden habe ich Linsen für 532nm drin (für 445nm haben sie noch keine) ... damit sind das 158mm - also 20mm näher dran.

Dann nochmal ohne Beam-Expander (=BE) -- da wird der Fokusabstand nochmal um 13mm kürzer ... und etwas mehr Leistung (einmal wegen weniger Verluste durch die BE-Optik, aber auch wegen kürzerem Fokusabstand => kleinerer Fokuspunkt und damit höhere Energiedichte).

Muß dann mal schauen, wie das mit oder ohne BE später auf Schaumstoff geht (die eigentliche Anwendung) ... dann eventuell doch besser/kräftiger ohne BE?

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Re: Vergleich verschiedener Laserdioden-Typen und Gehäuse

Beitrag von VDX » Mi 24 Apr, 2019 12:58 pm

... bin gerade am Aufbauen eines Faser-Anschluß-Adapters für die 200Watt-Dioden.

Da nach dem Ausbauen der speziellen SMA-Buchse "praktischerweise" ein Loch mit 15mm Durchmesser vor dem Austritt ist, habe ich mir aus "Baumarkt-Teilen" einen passenden justierbaren Adapter mit verschiedenen Gewinde-Buchsen und -Hülsen aufgebaut, in den ich dann beliebige Fasern reinsetzen kann -- geplant sind vorerst 0.4mm Glasfasern ... dafür habe ich mir ein 2mm-Messing-Röhrchen für die "Ferrulen" besorgt, das dann in die Justierbuchsen eingeklebt wird.

Die ursprünglichen Teile / abgedreht+aufgebohrt / zusammengeschraubt / und in die Diode eingesteckt:
15mm-Faseranschluss-Fertigung.jpg
15mm-Faseranschluss-eingesteckt.jpg
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Re: Vergleich verschiedener Laserdioden-Typen und Gehäuse

Beitrag von VDX » Mi 24 Apr, 2019 8:47 pm

... hab' die "dicke M12 Gewindebuchse" kürzer abgedreht, so daß ich die M6-Messing-Gewindebuchse mit einer Kontermutter über mehr als den kompletten Justierbereich fixieren und wieder lösen kann - mit dem 15mm-Hülse drumrum läßt sich das Faserende auch sehr gut auf "knapp drüber" einstellen und dann schleifen und polieren :wink:

Hier auf der Rolle mit der 0.4mm-Glasfaser und einem Stück Panzerschlauch, das zuletzt drüberkommt:

15mm-Faseranschluss-Mod2.jpg


Und hier nochmal mit 15mm-Buchse eingesteckt - später schaut die M6-Gewindebuchse noch etwas mehr raus und eignet sich perfekt zur Befestigung des Panzerschlauchs über eine Hülse mit M6-Innengewinde:

15mm-Faseranschluss-Mod2-eingesteckt.jpg

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Re: Vergleich verschiedener Laserdioden-Typen und Gehäuse

Beitrag von StealthPoint » Do 25 Apr, 2019 2:23 pm

Hallo Viktor,

ich verfolge deine Thread sehr aufmerksam, ganz großes Kino zeigst du hier :) Bitte nie damit aufhören!

Rein aus Interesse habe ich eine kurze Frage zu den "Beam-Guides". Sind diese fest mit dem Glasfaserkabel verbunden, also eine untrennbare Einheit oder ist dieser "Beam-Guide" nur ein passendes Stück Glas?, dass in die SMA Buchse eingeklebt wurde?

Gäbe es keine einfache Option diesen "Beam Guide" zu fertigen und in die/der SMA Buchse zu schieben/verkleben?

Grüße
Lukas

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Re: Vergleich verschiedener Laserdioden-Typen und Gehäuse

Beitrag von VDX » Do 25 Apr, 2019 3:02 pm

Hi Lukas,

der "beam-guide" ist leider fest mit der Faser verbunden ... bzw. die 0.2mm-Faser fängt hinter dem etwa 3mm langen Glaszylinder an der Spitze des "beam-guides" an :?

Ich denke, das ist wohl extra so designt worden, damit keine andere SMA-Faser an die Dioden angeschlossen werden kann . :roll:

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Re: Vergleich verschiedener Laserdioden-Typen und Gehäuse

Beitrag von VDX » Do 25 Apr, 2019 4:19 pm

... so, hab's Input-Faserende poliert (das andere nur gebrochen bzw. "cleaved").

Hier eine rote Laserdiode vom anderen Ende her eingekoppelt und aus dem Strahl-Eintritt herausleuchten lassen, um zu sehen, ob es da irgendwelche Störstellen gibt -- sieht doch schonmal ganz gut aus 8)

Faser-Lichtaustritt.jpg

Ob die Faser auch die 200 Watt übersteht, probiere ich dann morgen aus ...

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Re: Vergleich verschiedener Laserdioden-Typen und Gehäuse

Beitrag von VDX » Fr 26 Apr, 2019 12:20 am

... hab' vorhin noch etwas Zeit gefunden und die Diode mit Meßgerät aufgebaut und einmal ohne und dann mit der Faser drin gemessen.

Kurz und knapp -- die 0.4mm-Faser ist bei knapp 200 Watt "abgebrannt" :roll:

Evtl. war ich auch selber schuld, weil ich sie genau in den Fokus-Abstand gesetzt und dann etwas hinundher gedreht habe -- irgendwann hat's statt in den Kern rein, kurz den Rand angeleuchtet, der dann sofort "aufgeleuchtet" hat - das Leuchten habe ich dann vorne am Austritt gesehen :shock:

Also muß ich den Fokus vorher peinlich genau auf die Mitte der Faser ausrichten (bzw. die Faser exakt in den Fokus setzen) und das dann so fixieren.

Muß mir noch überlegen, wie ich das "meßtechnisch" mit Mikroskop-Kamera (evtl. eins der kleinen Mikro-Fiberskope mit Winkel-Objektiv reaktiveren?) in der geöffenten Diode am einfachsten hinbekomme ...

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Re: Vergleich verschiedener Laserdioden-Typen und Gehäuse

Beitrag von VDX » Fr 26 Apr, 2019 9:18 am

... jetzt, mit etwas Übung, geht das neu schleifen und polieren deutlich zügiger von der Hand :wink:

Hab's neu aufgebaut und den Leistungsverlust mit Fasereinkopplung gegen ohne gemessen - aus der Faser kommen um die 15 bis 20% weniger raus, was mit nicht poliertem Austritts-Ende auch nicht besser zu erwarten war ... einiges geht als Reflexion beim Eintritt verloren, der Rest wird dann am Austrittsende absorbiert und in Hitze umgewandelt.

Die Einkopplung scheint jetzt zumindest zu funktionieren ... jetzt hat's mir das andere, nicht polierte Ende abgefackelt - da war dann auch schön zu sehen, wie das beim esten Mal schlagartig in Flammen aufging (es "knallte" richtig! - evtl. etwas Staub oder Flusen drauf gewesen) ... und nachdem der Dreck zusammen mit etwas von dem Glas "weggeplatzt" war, bei den nächsten Tests viel langsamer heiß wurde ... dann etwas Rauch aufstieg ... und nach etwa 4 Sekunden das Ende zu glühen anfing :freak:

Das ist aber kein Problem, muß das sowieso noch anders aufbauen, bevor ich den Panzerschlauch drüberziehe :wink:

Werd' das auch kaum mit den vollen 200 Watt "braten" lassen - ich will ja nur was aufschmelzen und nicht gleich Alles wegdampfen 8)

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Re: Vergleich verschiedener Laserdioden-Typen und Gehäuse

Beitrag von VDX » Fr 26 Apr, 2019 4:53 pm

... und so schauen die "DIY"-Kollimatoren fürs andere Ende aus -- damit geht auch Fokussieren bis auf etwa 20mm Fokusabstand 8)
DIY-Faser-Kollimatoren.jpg

Jetzt fehlen mir nur noch die M6-Gewindehülsen, die ich innen noch etwas ausdrehen muß, damit ich die Enden vom Panzerschlauch da reinkleben kann ... oder ich drehe die Enden so ab, wie bei meinen "kleinen" Laserdiodenmodulen, und klebe den Panzerschlauch direkt drauf ...
30W-Diode - verkleben3.jpg
30W-Diode Komplett.jpg
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Re: Vergleich verschiedener Laserdioden-Typen und Gehäuse

Beitrag von VDX » So 28 Apr, 2019 3:46 pm

... noch mehr "DIY" 8) -- um die Enden des Panzerschlauchs "optisch sauber" anzubinden, habe ich zwei Alu-Hülsen abgedreht - am Eintrittsende eine M6-, am anderen Ende eine M5-Hülse:
Panzerfaser-Enden.jpg
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Re: Vergleich verschiedener Laserdioden-Typen und Gehäuse

Beitrag von VDX » So 28 Apr, 2019 9:05 pm

... zum Schleifen und Polieren des Austrittsendes mit dem M5-Gewinde habe ich mir ein rundes POM-Reststück mit 4mm aufgebohrt und ein M5-Gewinde reingeschnitten - das geht damit fast noch besser, als mit den kommerziellen Metall-Schleifpucks!!

Hier das Teil mit gekonterter Gewindebuchse aber ohne Faser für den Test:

POM-Schleifpuk-M5.jpg


Hier nach dem Schleifen:

POM-Schleifpuk-M5_schleifen.jpg


Und hier beim Polieren - man sieht gut, wieviel noch zu polieren wäre (das Glas ist vor dem Kunststoff "blank"):

POM-Schleifpuk-M5_polieren.jpg

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VDX
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Re: Vergleich verschiedener Laserdioden-Typen und Gehäuse

Beitrag von VDX » Mo 29 Apr, 2019 10:21 am

... hier am Einkleben des "Austritts-Endes":
0.4mm-Faser-einkleben_b1.jpg
0.4mm-Faser-einkleben_b2.jpg
0.4mm-Faser-einkleben_b3.jpg
0.4mm-Faser-einkleben_b4.jpg
Jetzt gehts erstmal ans Schleifen und Polieren des Faserendes :roll:

Viktor
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