Lasermodul(e) an LWL koppeln

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Guten Tag alle miteinadner,

möchte mich kurz vorstelln da das hier mein erster Post ist. Heiße Andi, bin 27 und "bastel" eig. schon seit meinem 15. Lebensjahr an allem möglichen mechanischen/elektronischen Sachen rum. Durch die Kfz Werkstatt vom Vater und das Elektronik-Hobby des Großvaters hab ich da reichlich Anregung mitbekommen. Es macht mir auch richtig Spaß das ganze zu kombinieren (heute musste ja eig mehr Elektroniker als Schrauber sein...) Durch meinen Beruf und einen kleinen Maschinenpark (Drehbank, Fräse usw. also alles bischen über Obi-Einhellausstattung ) bin ich auch in der glücklichen Lage selber einiges machen zu können und nicht jedes Teil kaufen zu müssen.
Wenn ihr irgend was brauchen solltet, gedreht, gefräst etc bin gern bereit zu helfen!

So nu aber zu meinem "Problem". Ich habe im Netz vor ca. einem Jahr einen solchen Lasergravierer gekauft. Zum Gravieren von Holz und den gängigen Dingen (außer Metallen, wobei es bei VA schon eine leichte braune Schrift hinterlässt) ist da für meine Zwecke eig ausreichend. Nun bin ich aber aufs "Schneiden" gekommen. Natürlich könntet ihr jetzt sagen dann kauf dir halt so nen 40W China-Prügel mit Röhre... da hauste dein Zeug rein und gut.

Aber wo bleibt da dann das Rumgebastel ? Die 450nm Blauen Lasermodule haben ja laut den Herstellern am besten 1MW... das es da einen kleinen Unterschied zwischen aufgenommener Leistung und optischer Leistung gibt scheint denen leicht entfallen zu sein...
Nun musste ich auch leider fest stellen, dass die Lasermodule ab einer gewissen Leistung nicht mehr ganz so erschwinglich sind. Für so ein Chinamodul (was ja auch meist nur eine übersteuerte 4W Diode enthält) sind die 100Eur wohl eig auch schon viel zu viel, die Diode gibts für 40-50 Eur...

Ich schnipple also derzeit meine 4-5mm Sperrholzplatten und bin damit eig auch recht zufrieden. Allerdings könnte das ganze ja auch ein bisschen besser laufen. Daher habe ich nun den Plan dem ganzen etwas mehr "Bums" zu verpassen. Mein Plan - und das dürfte für mich als "Laser-Noob" zumindest auch noch machbar sein: die beiden Module die ich bisher habe zu bündeln. Hierzu gibts ja diese vierkantigen, verklebten Prismen, nennt sich wohl dann Polwürfel. Dieser überlagert ja beide Beams zu einem. Bitte verzeiht mir und korrigiert mich sollte ich irgendwo totalen Müll wiedergeben.
Solche Versuche sind ja auch schon öfter unternommen worden. z.B. hier https://www.youtube.com/watch?v=WPp6PpjTrqw Sieht zumindest nicht unmachbar aus.

Was ich allerdings dann eher als Problem sehe: meine Module sind nicht so klein und selbst dem sein Zeug ist ja immernoch riesig oO daher wäre es doch ne feine Sache das ganze auf ne extra Platte neben den Gravierer zu packen und in die "Z-Achse" nur noch das Faserende ner LWL zu spannen ?!

Ich hoffe ihr verzeit mir meine naive Denkweise^^ Meine Frage wäre nun vor allem, wie ich A den neuen Laserstrahl in die Faser bekomme. Habe da einiges gesehn, aber scheins wird da immer irgendwie versucht mit Linse und ausrichten den Brennpunkt genau auf das Faserende zu bringen, ist das richtig ? Den Strahl am anderen Ende dann wieder zu nem Spot zu bringen ist ja eig auch wieder nur so eine Linse richtig ?

Da das ganze aber in der Praxis leider ja nicht soo einfach sein wird, erhoffe ich mir von euch ein wenig Unterstützung dabei ^^. Evtl. sollte man bei der Glasfaser anfangen. Habe mal geschaut und herausgefunden, das es auf jedenfall schon mal eine sog. Singlemode Faser sein soll, also eine mit nur einer Faser im Kern. Wäre das mit einer "normalen" LWL faser möglich, die man norm für PC Serverzeug verwedet, möglich ? Ist ja nu kein 10kw Trumpf-Laser ^^ Wenn da natürlich nu physikalisch was dagegen spricht wärs cool wenn ihr mir auch sagen könntet was da genau nicht zusammen passt. In dem Fall ist die Faser als Solche ja nicht wie bei nem Faserlaser fürs Lasern an sich verantworltich.

lg, Andi

[VDX]

Hi Andi,

"Singlemode"-Fasern haben einen so dünnen Kern, daß sich praktisch nur ein einzelner Lasermodus darin "ausbreiten" kann ... dafür bekommst du aber kaum ausreichend Leistung rein und wieder raus.

"Multimode"-Fasern haben auch nur einen einzigen Kern, dafür so dick, daß mehr Leistung eingekoppelt werden kann ... das "Multimode" steht dafür, daß sich innerhalb der (dicken) Faser mehrere Modi ausbreiten können und auch Lichtbeugung und -Brechung stattfindet.

Ich hatte mal für Lasertack auprobiert, wieviel von der Leistung einer blauen 6.5W-Laserdiode durch eine 0.1mm-Faser mit "Hausmitteln" (also ohne AR und Mikromontage) noch durchkommt ... es waren bestenfalls etwas über 4 Watt

Eine 0.1mm-Faser kannst du mit einer Linse auch wieder auf etwas über 0.1mm (typisch 0.12 - 0.14mm) fokussieren - der Vorteil dabei ist, daß der Spot perfekt rund ist, nicht mehr so elliptisch, wie direkt aus der Diode ... dafür verlirst du aber über 2 Watt bei der Einkopplung und Übertragung.

Es gibt kommerzielle fasergekoppelte blaue Laserdiodenmodule mit bis 20Watt aus einer 0.1mm-Faser ... der Preis liegt aber irgendwo bei 10k€ bis 20k€

Also entweder mehrere Laserdioden kombinieren (Faser oder direkt) ... oder auf stärkere Laserdioden umstellen oder warten, bis die günstig zu haben sind -- ich habe z.B. blaue Laserdiodenmodule mit 8x 4.5W-Dioden auf einen Spot von 0.3mm oder 6x bis 12x Laserdioden unterschiedlicher Art (bis 270Watt IR-Laserdioden) auf einen Spot von etwa 0.4mm

Viktor

[race]

Hi Viktor,

dich kenn ich doch ausm Mosfetkiller-Forum. Also geschrieben haben wir noch nicht aber hab immer gespannt deine neuen Sachn verfolgt, kam mir immer recht abgedreht vor und damals hätte ich auch nicht geglaubt das mich so Laserzeug mal näher interessieren würde. Mit diesen ganzen Optischen sachen usw. Muss aber sagen dass genau so fesselnd ist wie das ganze HV Tesla Zeug

Zur Faser: Ok das bedeutet also je größer diese ist, desto leichter ist es auch da was rein bzw. "durch" zu bekommen richtig ? Das es da einen Verlust gibt (das ist dann diese Dämpfung, des db zeug gell ?) habe ich fast befürchtet. Aber wie kommt dieser Zustande, geht da was in Wärme über und wo, die Faser "verlassen" tut der Beam ja eher nicht oder.

lg, Andi

[VDX]

Hi Andi,

der größte Teil der Verluste bei den "dünnen" Fasern (Kerndurchmesser bis 0.1mm) passiert beim Einkoppeln ... dann bei jedem Übergang Glas/Luft/Glas noch etwas.

Bei "dickeren" Fasern ist das Einkoppeln einfacher und auch etwas weniger Verluste ... dafür ist dann der resultierende Fokus auch immer größer - bzw. die Energidichte (Leistung pro Spot-Fläche) nimmt entsprechend ab, so daß dann selbst die optimal übertragenen 6Watt auf einen 0.2mm Fokus aus einer 0.2mm-Faser weniger sind, als eine 2W-Diode "direkt" auf einen Spot von 0.08mm.

Im Prinzip sucht man da immer einen Kompromiß bzw. Optimum, aus Energiedichte gegen Kosten

... und ja - ich bin auch noch in ein paar anderen "Laser-Foren" unterwegs

Viktor

[race]

Hi

Hmm wenns beim Einkoppeln passiert, wie kann ich mir das vorstellen, geht da die Leistung einfach nur nicht rein, sprich es geht was "vorbei" oder erhitzt diese dann die Oberfläche der Faser und geht als Verlustwärme drauf ? Steh da bisschen vorstellungstechnisch aufn Schlauch Dennoch glaub ich dir das natürlich!
Das andere mit der Leistung pro Fläche macht schon auch Sinn, je kleiner der Spot wird desto heißer.

Habe mal grad geschaut, gibt ja natülich extra für Laser so Fasern, scheinen aus Quarz zu sein und haben dann auch den angesprochenen größeren Kerndruchmesser von bis zu 2mm was ich da gesehn hab dann aber natürlich preislich höchst unrentabel obwohl aus China...

Was würde den mit einer normalen Glasfaser passieren, die für multimoder haben ja iwas mit 62um Faser-Durchmesser. Wenn ich mit den beiden Modulen und diesem Polwürfel dann irgendwie zumindest 10W da reinschicke, wie viel meinst du würden da denn noch rauskommen ? wären dann diese 7-8W auf den 0.14mm wie du meintest immer noch so schlecht ? Aja wie sieht den der Beam am Ausgang der Faser vor der Ausgangsoptik aus, geht der auch auseinander ? Den wieder zu bündeln ist ja normal nicht so wild oder, wenn die Linse ein wenig größer ist als der Beam denk ich mal oder ?

lg, Andi

[VDX]

Hi Andi,

das Problem bei den "dünnen" Fasern ist, daß der Spot aus einer (normal) kollimierten+fokussierten Laserdiode mit 6-7W Ausgangsleistung schonmal größer als 0.1mm ist ... auch wenn du eine 0.15mm-Faser nimmst, hast du beim Einkoppeln einiges an Verlusten, was nur durch gute AR-Beschichtung und bessere (teurere) Fokussierung etwas in den Griff zu bekommen ist.

Nach dem Durchgang durch die Faser ist das Laserlicht aber kein kohärenter Strahl mehr, so wie direkt aus der Laserdiode, sondern "homogenisiert" - bzw. durch Mehrfachreflexion innderhalb der Faser "zerhackt" und durchmischt - und verliert dabei viel von den vorherigen Eigenschaften, wie z.B. die Polarität, so daß 2 Teilstrahlen nicht mehr so gut per Polwürfel "addiert" werden können ... du müßtest 2 Dioden also vor dem Einkoppeln in die Faser "überlagern" ...

Mit den 6-7W (oder auch mit 2x 5W überlagert zu 10W) wirst du die Faser noch nicht überhitzen - da habe ich bei einer 0.4mm-Faser erst mit über 100Watt geschafft!

Der Austritt ist dann eher wie das Licht aus einer (blauen) Taschenlampe - was du dann mit der Fokussierung machst, ist praktisch ein "Abbild" des Faserendes auf dem Target abbilden - das geht mit einer halbwegs guten Linse zu etwa 1:1 ... auch mit einer deutlich besseren Optik wirst du das aber nicht so viel kleiner bekommen, da es hier nicht mehr kohärente Laserstrahlung ist, sonder "durchmischtes" Licht mit der Laser-Wellenlänge und somit einer gewissen "Unschärfe" ...

Viktor

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Hallo

du müßtest 2 Dioden also vor dem Einkoppeln in die Faser "überlagern" ...

ja genau so meinte ich das, vorher quasi aus den einzelnen Modulen ein "großes" Lasermodul machen mit 10W (oder wenns 4W Dioden sind halt ca 8W) und das dann durch die Faser zum "Schneidkopf" weiter leiten.

Hmm ok das heißt aber - wenn ich das richtig verstanden habe- wäre es doch machbar und ginge auch mit so einer normalen 62/125 Glasfaser mit 0.06mm, aber eben mit hohen Verlusten ?
In welchem Bereich bewegen wir uns da dann wohl ? Ich mein 1-2W ok ist zwar bie dem bissl ah viel zu viel aber wenns sagen wir mal mehr als die hälfte wäre, bräuchte ich ja vorher gar net verdoppeln...

Ok und das "Auskoppeln" am ende ist also wirklich unkritisch- na zumindest das klingt gut !

Hab auch schon überlegt ob ich nicht doch so ne Spiegelschnittplatte da nachbaun soll und die dann quasi als ganzes Modul hinhängen ... normal brauch ich da ja noch nichts groß mit dieser Polarität rum tun oder ? Bei 2 bzw. 4 Dioden ? Aber der Spot wird dan halt schon sehr breit ?

Edit:

aja was hat es mit dem Zeug hier auf sich ? Könnte man sowas irgendwie verwenden statt den Spiegeln ?
https://www.youtube.com/watch?v=r-nHDcbjNzg
lg Andi

[VDX]

... ich habe ein "Spiegelschnitt"-Laserdiodenmodul, bei dem eine Beamer-Laserdiodenbank mit 8x 4.5W-Laserdioden über Spiegelschnitt zu einem "Bündel-Strahl" von etwa 4x4mm zusammengelegt wurden und sich mit einer Linse mit 50mm Brennweite zu einem "Spot" von etwa 0.3-0.4mm fokussieren lassen -- in dem Spot sind die Einzelspots der jeweiligen Lasedioden zu sehen - wenn ich also nur jeweils die 4 "linken" oder "rechten" Dioden einschalte, bekomme ich also einen etwas kleineren Spot mit nur der halben Gesamtleistung ... wären dann aber immer noch knapp 20Watt

Viktor

[race]

das klingt recht ordentlich Viktor !
Soo viel Power brauch ich für mein bisschen Holzgeschnippsel sicher nicht
Aber über so ein 4er Bündel hab ich mir wie gesagt ah Gedanken gemacht.

Aber weil ich grad über diese Linsen-Sache gestolpert bin, der hier hat nu keine plan-konvexe Linse mehr sonder eine bi-konvexe.. machen die denn dann einfach das selbe ? https://www.youtube.com/watch?v=SJ0mvnQUl-0

Und ginge sowas den nicht ?! schaut ja so aus, als ob man da relativ schön die Laser zusammenbringen kann ? Aber iwo gibts da ja nen Haken oder sonst würde sich ja keiner den Aufwand machen mit den Spiegelschnitt-Zeug

lg, Andi

[VDX]

Hi Andi,

... beim Fokussieren auf einen Spot bzw. möglichst kleinen Punkt brauchts auch immer eine möglichst kleine Lichtquelle, weil du ja immer nur eine "Bild-Abbildung" machst ... demgegenüber ergeben z.B. diese FAP-Laserdioden mit vielen parallen zusammengelegten Fasern im Fokus keinen "Punkt", sondern ein Abbild der vielen Faserenden, was dann auch die Größe des Spots bestimmt.

... mit einem Polwürfel können 2 Lichtquellen deckungsgleich übereinandergelegt werden, so daß sie sich wie "eine" Lichtquelle verhalten

... beim Spiegelschnitt liegen diese Lichtquellen dann wiederum alle nebeneindander, was zu einer deutlich größeren kleinstmöglichen Abbildung gegenüber einer einzigen oder "überlagerten" Lichtquelle führt.

Etwas "tricksen" kann man mit einem Faserbündel, wenn die Einzelfasern nicht parallel liegen, sondern schon vor der Fokussierlinse leicht schräge auf einen gemeinsamen Punkt ausgerichtet sind - dann können durch die Linse die jeweiligen Fokus-Spots auch zu einem einzigen "Abbild" überlagert werden -- das ist dann aber auch nicht mehr so einfach zu justieren (bin aber an sowas ähnlichem für meine 3. "Todesstern"-Generation dran ... hab' dafür knapp 100 fasergekoppelte IR-Laserdioden mit 9W, 25W und 30W, die ich dann Alle auf einen einzigen Spot fokussieren möchte )

Viktor

[Death]

Hi Andi,

hier zeige ich dir mal, wie das z.B. gelöst wird mit einem Diodenbarren 808nm bei 20 Watt.

Hier siehst du die Diode mit der ersten großen Linse. Was man fast nicht sieht und schnell übersieht ist die Linse auf der Diode selber.
Die ist vorgeklebt und bei meiner anderen Baugleichen Diode ist mir dieses "Fenster" abgefallen. Da hab ich doof geguggt

1_Diode mit Fenster und erste Linse.JPG

Nach der ersten großen Linse geht das Photonengewimmel auf eine Treppenlinse und wird gerichtet.

2_Treppenlinse.JPG

Dann wird weiter gestaucht, sowohl Horizontal als auch noch mal vertikal und geht rein in die Faser.

Linse 2 und 4.JPG

Ohne Faser sieht dann das Trefferbild so aus :

Erst mal die Photonenpumpe:

808nm.JPG

Wenig Leitung:

Abbild mit wenig Leistung.JPG

Mehr Leistung:

Abbild mit mehr Leistung.JPG

Umgekehrt machen die Hersteller das dann so bei einem Fasergekoppelten Diodenlaser anderer Wellenlänge...
Von der rechten unteren Seite kommt die Faser an und sprudelt die Photonen in die Blackbox.
Dann wird aufgeweitet und parallel gerichtet und geht da auf mehrere Spiegel, wird umgelenkt nach unten und dann fokussiert und von da an geht es in den Glavokopf.

Von der Faser in die Freiheit .JPG

Gruß
Michael

[VDX]

Hi Andi,

... wenn du dich durch diesen doch etwas längeren Thread (12 Seiten!) durchliest - da hatte ich viele unterschiedliche Diodentypen geöffnet und/oder mit Details vorgestellt:

viewtopic.php?f=25&t=54351&start=385

Viktor

[race]

Hi,

danke euch beiden für die Infos ! Ich weiß nicht obs an meiner alten Krücke von PC liegt aber deine Bilder sind leider bissl unscharf Michael, schade weil da sieht man nen haufn interessantes Zeug

Dass das Ganze ja dann iwi so nen Multidiodenlaser (auch wenns wohl net mehr als 2 oder 3 werden, da schon ordentlich teuer) werden wird, komm ich um das Kombinieren/Mischen (oder wie sagt man da offiziel überhaut zu wenn man mehrere Strahlen zu einem macht, bündeln evtl. ?) eh nicht rum.
Zu dem wollte ich fürn Anfang eig auch noch gar nicht so sehr aufn Putz haun. Aber mir ist schon klar, das es hinter jedem von euren großen, geilen Aufbauten da ein Grundprinzip gibt. Dem bin ich auch ein wenig auf der Spur. Ob da nun irgendwelche Photonen dies und das machen... soo genau brauch ich das net zu verstehn aber gerade diese ganzen Optik-Sachen sind schon interessant !

Nen praktischen Nutzen solls finde ich aber halt auch haben, drum wollte ich da auch gleich am Lasercutter was anfangen .

Wenn ich dich also richtig verstanden habe, Michael, dann ist in deinem Modul gar kein Spiegel drin ? Da besteht deine Diode schon aus lauter kleinen Dioden die jede für sich einen Beam ausspucken ?
Die laufen dann wohl bereits parallel und im richten Raster zur Linse vor und brauchn "nur" noch auf die Faser fokusiert werden ?

Ich habe mich noch ein wenig mit der Glasfaser beschäftigt. Mein Problem ist ja, dass ich an der Maschine leier keinen riesigen Support mit z-Achse etc habe. Recht viel größer als 7x10cm drüfte das Ganze gar nicht bekommen um es direkt wieder da hin zu schrauben. Daher ja die Idee mit der Glasfaser. In dem einen Laser-shop- ich meine das war sogar dieser Lasertack den Viktor oben erwähnt hatte, für den er das mit der Faser getestet hat- gibts schon eine Faser.
https://www.lasertack.com/sma-tec-double-clad-faser-2
Soll keine Werbung sein, habe nix anderes gefunden- evtl. wisst ihr ja wo ich als Privatmensch da was günstiges bekommen kann ?

Wenn die mit den 0.6mm dann eher was ist könnt ich damit ah leben. Was bräuchte ich denn da noch alles zu ? Reicht zum Auskoppeln auch denen Ihr Linse da ? https://www.lasertack.com/asphaerischer-kollimator https://www.lasertack.com/adapter-fuer- ... imatoren-2 Sieht ja eig ganz gut aus ?

Aber das ist ja nur quais durch den Kollimator ein dickes, paralleles Bündel was da raus kommt- das meintest du gestern ja mit "blauer Taschenlampe" oder Viktor ?
Welche weiteren Linsen braucht es den da noch, eig nur wieder eine Bikonvexe (Sammellinse) oder?

Meine Lasermodule haben ja aber dann keinen Kollimaor sondern eine Sammellinse, d.h. ich brauch für die beide ebenfalls solche Kollimatoren oder bevor ich in den Polwürfel "geh" oder ?

Bei dem Typ im Vid sieht mans ja eig ganz gut gehen ja jeweils recht dünne Strahlen rein und es kommt auch ein dünner Strahl unten raus, der hat ja keine weiteren Linsen unten verbaut.
https://www.youtube.com/watch?v=WPp6PpjTrqw

Der Würfel is für nen 50er im Ebay ah und den kleinen Adappter da von M9x0.5 auf dieses Zoll-Gew. vom SMA905 da kann ich mir schon selber drehn (kostet höchstens 7EUR für den M9er Gew.Bohrer)
Naja und die "Edelfaser" da ist halt noch ein wenig teuer und 3 von den Kollimatoren. Zum Fokusieren könnte ich ja wohl wieder eine der kleinen Linsen nehmen die in den Modulen verbaut sind oder ? Die 2. vom Modul könnte ich ja auch fürs einkoppeln nehmen für die Faser oder?

D.h. Modul-Linsen tauschen gegen Kollimatoren, dann beide Laser auf den Polwürfel, der Ausgangsstrahl dann über so nen 3-Schrauben-Ausricht Flansch-Zeug (ähnlich wie mans halt bei den DIY CO2-Lasern bei den Auskoppelspiegeln macht) auf die alte Sammellinse dann in den Brennpunkt den Faseranfang bringen und die Kozentrizität herstelln dann durch die Faser, durch den 2. Kollimator und dann halt durch die letzte Sammellinse damits unten wieder nen schönen Spot gibt.

Kann ich mir den 2. Kollimator am Ausgang eig auch sparen ? Die Faser ist ja viel viel kleiner als die 4mm Linse, aber das hat sicher damit zu tun

Nach dem Durchgang durch die Faser ist das Laserlicht aber kein kohärenter Strahl mehr, so wie direkt aus der Laserdiode, sondern "homogenisiert" - bzw. durch Mehrfachreflexion innderhalb der Faser "zerhackt" und durchmischt - und verliert dabei viel von den vorherigen Eigenschaften, wie z.B. die Polarität,

v. Viktor gestern

Ich weiß war ez viel viel Text aber im wär cool wenn Ihr mich da korrigiern könntet wenn ich da vom Vorgehn her was vergeigt habe

lg, Andi

[Death]

Also... wenn ich dir einen Rat geben darf...

Laß das mit der Faser. Das ist schon eine Etage höher , als du wahrscheinlich gehen möchtest. Das einkoppeln ist nicht ohne und Viktor hat wirklich Jahrelange Erfahrung auf dem Buckel und das liest sich bestimmt alles leichter, als es wirklich ist.

Schon die Einkoppelmechanik für die Faser kostet keine 2,50€ und selbst damit ist das absolut kein Kinderspiel. Versaust du den Fasereingang oder Ausgang musst du schleifen und polieren bis der Arzt kommt.

Ich würde an deiner Stelle 2 Dioden nehmen und passend zusammenführen. Das machen mitlerweile sogar die Chinesen in einem Modul.
Daran würde ich mich an deiner Stelle orientieren

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Ja vermutlich hast du da schon nicht ganz Unrecht ! Auf der Glasfaser reite ich eig auch nur rum weil ich mir das vom Platz her als relativ "coole" Sache vorgekommen ist.

Das ich die 2 China-Dinger vorher vereinige steht eig schon fest ja, mir ging es auch um mehr Power Das mit dem Polwürfel ist wohl schon da einfachste und vom Preis her sicherlich noch eher vertretbar.

Aber wie sieht es denn aus, ich brauch ja auf jeden fall diese Kollimatoren oder also nix originale Sammellinsen, sprich ich brauch nen richtigen "scharfen" Strahl für den Würfel oder ?

Was ich mir evtl. auch noch eher antun könnte: ich besorg mir 2 dieser Dioden und strick mir nen gemeinsammes Treiberboard mit dem Konstantstrom und dem TTL PWM regler da drauf (oder evtl. gibts sicher gleich ein fertiges bis 10A oder was... ) und strick mir die dioden, bisschen Aluklötze und den Würfel in nen Gehäuse / nen Aluklotz.

lg, Andi

[VDX]

Hi Andi,

... wenn du die "schwachen" Laserdioden mit unter 20Watt kombinierter Leistung noch halbwegs brauchbar mit einer Faser leiten möchtest, dann brauchst du eine 0.1mm-Faser mit Allen schon geschilderten Problemen der Einkopplung.

Schon eine 0.2mm Faser reduziert die Energiedichte auf 1/4 !! ... mit noch dickeren Fasern entsprechend noch mehr ... deswegen sind solche 0.2mm bis 0.6mm Fasern eher was für Dioden mit >100 Watt bis zu einigen Kilowatt !!!

Fürs Gravieren dann besser "direkt" mit der Laserdiode - hier ist eine Art "Optimum" bei den 3.5W-Dioden -- 2W sind etwas grnzwertig (obwohl feiner), stärkere haben einen immer stärker elliptischen Spot, so daß du den Spot größer machen mußt (bzw. etwas aus dem Fokusabstand herausfahren, damit der Spot zwar größer, aber symmetrischer wird) und damit wieder Energiedichte einbüßt.

Kurz zusammengefaßt -- Fasern sind erst was, wenn >100 Watt oder wenn du ein Optik-Labor für die Einkopplung in eine 0.1mm-Faser hast.

--- zur Optik:
Ein "Kollimator" ist auch nur ein Linsensystem, was du, so wie es ist, auch zum Fokussieren verwenden kannst ... in fast allen China-Modulen ist die "Fokussierlinse" eigentlich nur ein Kollimator, der etwas weiter herausgedreht wird, so daß der austretende Strahl nicht parallel (kollimiert) austritt, sondern wieder auf einen Spot zusammenläuft.

Im Polwürfel werden typisch zwei kollimierte (parallel ausgerichtete) Strahlen überlagert erst danach werden die fokussiert.
In dem Video mit 2 Modulen und dem kleinen Polwürfel werden die Strahlen schon vor dem Polwürfel (durch "herausgedrehte" Kollimatoren) vorfokussiert, was die Überlagerung noch etwas verkompliziert ... nach dem Würfel läuft der kombinierte Strahl dann auf den eigentlichen Spot zusammen, was dann bei einer nicht "perfekten" Überlagerung aber dazu führt, daß du meist zwei Spots hast, die nicht aufeinander liegen (das ist das, was ich mit "verkompliziert" meinte) ...

Viktor

[race]

Hi,

Jo ok also schauts für die Faser leider schon sehr düster aus- schade eigentlich, das wär ne nette Sache gewesen aber wie das immer im Leben ist, man kann nicht alles haben

Evtl. noch zu den Modulen:

Im Polwürfel werden typisch zwei kollimierte (parallel ausgerichtete) Strahlen überlagert erst danach werden die fokussiert.
In dem Video mit 2 Modulen und dem kleinen Polwürfel werden die Strahlen schon vor dem Polwürfel (durch "herausgedrehte" Kollimatoren) vorfokussiert, was die Überlagerung noch etwas verkompliziert ...

Das heißt also ich kann die Module theoretisch so lassen, brauche nur die Linsen/ Kollimatoren weiter rein zu schrauben ? Und damit geh ich dann auf den Polwürfel. Wie genau geht man da vor, einer der Laser bleibt fest und den anderen richte ich dann zu diesem aus oder müssen beide Strahlen ausgerichtet werden ? Und du würdest also erst den ausgehenden Strahl wieder fokusieren weils vom Spot her dann günstiger ist ?

lg, Andi

[VDX]

... bei den China-Modulen mußt du schauen, ob der Kollimator wieder "zurückgedreht" werden kann -- manche sind verklebt oder haben eine andere Optik oder verkürztes Gewinde.

Bei beiden Modulen den Strahl auf "parallel" einstellen ... dann die Polarisationsrichtung bestimmen (sieht man gut wegen der "Unsymmetrie" im balkenförmigen Spot des parallelen Strahls).

Beim Pol-Würfel werden dann die Strahlen entsprechend der schiefen Ebene ausgerichtet - der zum Winkel der schiefen Ebene "senkrechte" Strahl geht durch den Würfel durch, der "horizontale" (bzw. in Richtung der Oberfläche der Ebene orientierte) wird von der Seite eingestrahlt und reflektiert dann an der sch. Ebene in Richtung des durchgehenden Strahls.

Dann müssen beide Strahlen so aufeinander einjustiert/überlagert werden, daß die ausgehenden Strahlen direkt hinter dem Spot bis weiter weg deckungsgleich "übereinander" liegen -- ab dann können diese beiden Strahlen mit einer Linse auf einen Spot fokussiert werden ...

Viktor

[race]

Hi
Danke dir für die ausführliche erklärung! Ich werd mir also mal so einen Polwürfel besorgen und das Ganze mit den chinamodulen versuchen. Eine Frage hat sich mir aber noch aufgetan, wie sieht das aus mit dem Abstand zum würfel aus, ist der sehr kritisch ? Nen spot gibts ja nicht mehr wijlich wenn ich die Linsen rein dreh, aber wirklich parallel is das ja ah net oder ? Das werd ich sicher an der Größe der Spots am ausgang sehn oder.

Lg, Andi

[VDX]

Hi Andi,

... die Parallelität des Strahls stellst du ein, indem du den Durchmesser des Strahls in z.B. 10cm und 2m Entfernung mißt und die Linse soweit verdrehst, bis das in etwa gleich groß/breit ist ... bei Laserdiodenmodulen gleichen Typs (gleiche Abstände und gleicher Kollimator) sollte dann auch der daraus resultierende Strahl-Durchmesser der beiden Module gleich sein ...

Viktor

[race]

Hi,

jah das hab ich auch schon bei einem in Youtube gesehn, der hat sein dickes Laserdiodenmodul iwi richten müssen und hat seinen Spielgelschnitt dann an einer entfernten Wand eingestellt.

Ich habe gestern noch ein wenig gegrübelt. Die beiden Module bringe ich in der Anordnung wie sie sein müssten, also so 90Grad zu einander plus den Würfel etc auf keinen Fall an die Suporte des Gravierers, da wird ja ein riesiger Kasten Daher habe ich mir gedacht ich könnte das doch selber aufbaun, die Dioden an eine Konstantstromquelle mit PWM Regler zu hängen sollte dabei das wenigste sein.

Was mich umtreibt: Ich würde eig ganz gern diesen "Spiegelschnitt-Riegel" nahbauen wie er bei dem Lasertack zu erwerben ist. Ich möcht mir die Möglichkeit für eine weitere 3. Diode eig ungern "verbauen" da mit dem Würfel ja nur 2 Beams kombiniert werden können.

Ein Aluwinkel mit den Passungen + Klemmplatten für die Dioden und auf der Gegenseite der Bohrung die M9x0.5 Gewinde für die Kollimatoren.
Wie sieht es da eigentlich mit der Abwärme/Kühlung aus ? brauchts da noch sehr große Kühlkörper unter diesen Riegel oder genügt es wenn ich den massiv genug ausführe, also komme ich da auch ohne aktive Kühlung aus ?

Zu dem Einstellen hätte ich auch noch ein paar Verständnisfragen: Die Dioden sind fest in dem Aluklotz verklemmt, an denen lässt sich ja eig gar nichts mehr drehen. An den Kollimatoren ja auch nicht. Eigentlich stellt man da ja alles nur noch über die Spiegel ein oder ? Die Spiegelhalter haben ja genug Stellmöglichkeiten.

Wie sieht das bei sowas mit der Strahlbreite aus, die sind ja min so dick wie die Kollimatoren Durchmesser haben oder und die dann nebeneinander, das ist ja ein ganz schön dickes Bündel oO
D.h. zum letzten Fokusieren brauch ich eine recht große Linse oder, reicht da noch "normales" Glas oder brauchts da so spiezial Sachn wie beim Co2 Laser, dieses SnSe Zeug ?

lg, Andi

[race]

Hi
Danke dir für die ausführliche erklärung! Ich werd mir also mal so einen Polwürfel besorgen und das Ganze mit den chinamodulen versuchen. Eine Frage hat sich mir aber noch aufgetan, wie sieht das aus mit dem Abstand zum würfel aus, ist der sehr kritisch ? Nen spot gibts ja nicht mehr wijlich wenn ich die Linsen rein dreh, aber wirklich parallel is das ja ah net oder ? Das werd ich sicher an der Größe der Spots am ausgang sehn oder.

Lg, Andi

[VDX]

Hi Andi,

bei "parallelen" Strahlen ist der Abstand unkritisch - können Millimeter bis Meter sein

Viktor

[race]

Hi Viktor,

ja gut, das heißt also das Ausrichten der Strahlen zueinander macht man alles über die Spiegel ? Wie aber geht das mit der Höhe? Angenommen man möchte so ein 4-er Bündel also, so was :: Müssen dann nicht mindestens 2 der Laserdioden tiefer hängen als die andren ?

Naja ehrlich gesagt befürchte ich dass das alles irgendwie ein wenig zu teuer wird, dafür das ich damit nur ein wenig Holz rausbrennen will Habe mal bisschen gerechnet, 2 5000mW Dioden kosten ca 50 EUR dazu noch jeweils so eine Linse für je 20EUR sind wa schon bei 140 Talern... Die Hauptlinse ah noch mal 20... da bekommt man ja schon 2 so Chinamodule drum ^^

Hm bin derzeit an was anderem Dran, im Ebay hab ich 25W Diodenmodule von Coherent gefunden. Allerdings 808nm was ja wohl schon IR und damit nicht mehr sichtbar sein sollte. Diese Module haben bereits einen Faserausgang, also spar ich mir schon mal das ganze Eingekoppel weils ja innen im Modul schon erledigt wird Und für die Auskopplung braucht es so wie ich das verstanden habe nur noch was zum "aufweiten" und eine Sammellinse ?

Was natürlich hinzu kommt ist eine neue Schutzbrille für die Wellenlänge und ein 30-40A Treiber der das TTL PWM umsetzen kann Nur wie kann man so was fokusieren wenn man den Beam nicht sehen kann ? Das macht mir ein wenig Sorgen.

https://www.youtube.com/watch?v=aZ7kaiAWv5A Scheint ja zu laufen das ding.. und die Größe wäre auch super ! Was darf so ein gebrauchtes Teil kosten, was kostet sowas neu ?

lg, Andi

[VDX]

... mit den IR-Laserdioden bist du bei Holz eher suboptimal dran - Holz ist zu "durchscheinend", um das mit NIR effizient gravieren oder brennen zu können -- außer, du hast die 200W und 270W-Dioden, wie ich sie auch hier im Forum schon ein paarmal vorgestellt hatte ... dann brauchst du aber auch die passenden Puls-Treiber dafür mit 12V oder 15V @40A

Zum Spiegelschnitt-Kombinieren hier (ab Beitrag #2) ein paar Bilder von meinem blauen 8x 4.5W-Modul:

https://www.photonlexicon.com/forums/sh ... t-practice

Viktor

[race]

Das ist ja mal ein "harter" Apparat oO

Das Ding ist das es ja leider recht kompakt sein muss. Ich denke 2 5W Dioden sollten doch reichen ? Zumindest fürs erste. Mir wäre schon sehr geholfen, wenn ich statt den 5 Durchgängen für das 3mm Sperrholz, nur noch 2 bräuchte. Also doch mal so einen komischen Würfel und die dioden. Das ist eine leichte Zwickmühle. Die fertigen Diodenmodule möchte ich natürlich auf keinen Fall schlachten. Was ich von denen aber nehmen könnte sind die Linsen !!! Dann spar ich mir das zumindest schon mal

Aja was ist bei den Spiegeln nu besser, so gebrochene Spiegel oder solche fertigen Prismen ? Besser ist aber ja relativ, wenns mit den einfachen Spiegeln auch geht....

lg, Andi

[VDX]

Hi Andi,

... mein Tip - laß die ganze Bastelei und kauf dir gleich ein Doppel-Dioden-Modul, wie sie als "80W-Laser" vertickt werden - da sind in einem ziemlich handlichen Aufbau 2 Dioden und ein Polwürfel mit Fokussierlinse in einem Gehäuse, daß genauso groß wie die Einzel-Dioden-module ist

Viktor

[race]

hi

naja die rufen da iwas um die 350Eur auf für das ding... so komm ich auf iwas um die 200

kennste den eines das das auch so drinen hat wie du sagst, also kein "Fake" ist ?

lg, Andi

[VDX]

Hi Andi,

schau mal, ob das was ist - https://endurancelasers.com/laser-beam-combiner-2/

Viktor

[race]

hi

hehe das sind mal Preise - der nagt sicher net am Hungertuch

Nija ich würde ja echt gern einfach den Polwürfel kaufen, die beiden Module da drauf reichten und gut aber das ist ja alles viel zu groß für meine kleine Maschine

Ich denke ich kauf mir die Teile und stick selber, ihr habt was schöns zum schaun und ich lern evtl. ja was neues bei ! Die 150 Eur sind zumindest gut angelegt.

lg, Andi

[VDX]

Hi Andi,

... ja, mach mal! - ich habe in letzter Zeit auch ein paar Polwürfel für IR/NIR bekommen und versuch' bei Gelegenheit mal 2 von den 200W-Dioden zu koppeln ... evtl. auch die beiden 270W-Dioden ... 500W auf 0.2mm sind doch etwas mehr, als "nur" knapp 400W

Ein anderes "Verfahren", daß ich mir vor Jahren mal überlegt hatte, wäre eine "Igel-Struktur" vor einer größeren Linse, um möglichst viele von den kleineren fasergekoppelten Dioden über die 0.1mm-Fasern zu kombinieren -- wenn die Faserenden schon vor der Linse alle auf einen "Fernspot" ausgerichtet sind und die Linse dann alle diese Spots passend auf einen einzigen Punkt fokussiert, könnte ich damit bis knapp 3kW (soviele von den 9W, 25W und 30W-Dioden mit angekoppelter 105µm-Faser hätte ich da) auf etwa 0.3-0.5mm bündeln.

Ich sollte mal für ein externes Projekt für die Firma "Ringfokuslaser" (gibts heute glaube ich nicht mehr) eine Montagestation zum justieren und kleben von Zylinderlinsen für je 2 "Huckepack" zusammengestzte 20Watt-Dioden aufbauen -- von diesen "Doppelmodulen" mit zusammen 40Watt wurden dann 40 Stück in einem großen Ring angeordnet, so daß sie alle nach Innen auf ein "Spiegelhorn" geleuchtet haben ... dieses hat die Strahlen dann wieder nach Außen auf einen Ringspiegel vorfokussiert ... und der die dann wieder auf ein kleineres "Spiegelhorn" gebündelt, von wo sie dann endlich nach Unten auf einen "Spot" (eher "Fleck") von etwa 10mm gebündelt wurden ... das gab dann einen 1.6kW Schweißlaser!

Mit den 2-3kW aus dem "Igel-Faser-Kopf" auf einen Spot von 0.5mm (ggf. auch nur 0.3mm) hätte ich dann die 8x (ggf. 18x) höhere Energiedichte!! -- wäre dann auch noch sehr gut fürs Schneiden geeignet

... aber estmal was mit den "kleinen" Modulen mit einer oder mehreren von den 200W/270W-Dioden (bis 7x 200W, 2x 270W) aufbauen ... dürfte schon für so einiges in Richtung Schneiden, Schweißen und "Additive Fertigung" mit Metalldraht reichen

Viktor

[Amydoelly]

Hallo Andi, vielen Dank fürs Teilen. Bezüglich der Kopplung des Lasermoduls an die Glasfaser habe ich auch einiges in der Schule gelernt und einige Schlussfolgerungen gezogen. Kannst du mir helfen zu sehen?
1. Kopplungsmethode

Es gibt zwei Hauptwege für das vom Laser emittierte optische Signal, um in die Faser einzudringen: direkte Kopplung und Linsenkopplung.Die Linsenkopplung wird weiter unterteilt in Einzellinsenkopplung und Mehrlinsenkopplung, wie in Abbildung 1 gezeigt. Die Verwendung einer Linsenkopplung kann eine höhere Kopplungseffizienz als eine direkte Kopplung erreichen. Der Hauptvorteil der Verwendung einer Doppellinsenkopplung besteht darin, dass die Toleranz gestreut werden kann, sodass die Komponenten auf dem optischen Weg einen größeren Verschiebungsraum haben können.

1.1 Direkte Kopplung

Abbildung 2 zeigt zwei Arten der direkten Kopplung.Direkte Kopplung kann unter Verwendung von gespaltenen oder verjüngten Fasernerreicht werden. Die gespaltene Faser wird durch direktes Teilen der blanken Faser erhalten.Die Endfläche der Faser ist flach und der Preis ist relativ günstig.Da die Endfläche jedoch flach ist, ist die Reflexion groß und die Einfügungsdämpfungbei Kopplung mit dem Laser groß ist auch groß (normalerweise 9-12dB).
Eine sich verjüngende Faser wird durch Kombinieren einer Linse am Ende der Faser gebildet, die durch die folgenden zwei Verfahren gebildet werden kann:

1. Durch Schmelzen und Ziehen des Faserendes in eine Verjüngung werden sowohl der Kern als auch die Ummantelung mit Band versehen. Die Faser wird normalerweise unter Verwendung eines Lichtbogens oder durch Strecken der Faser in geschmolzenes Glas erhitzt. Die Symmetrie der Linse kann durch Steuern des Prozesses gesteuert werden. Dieses Verfahren erreicht eine Einfügungsdämpfung von etwa 2–3 dB.

2. Durch Ätzen oder Schleifen bildet dieses Verfahren eine Linse auf der Endfläche der Faser, während der Durchmesser des Faserkerns unverändert bleibt. Und einige andere Profilformen (z. B. Paraboloide) können anstelle nur von Kugeln erhalten werden. Dieses Verfahren kann eine bessere Kopplungseffizienz erreichen, und die Einfügungsdämpfung kann so niedrig wie etwa 0,2–0,4 dB sein, wenn es mit dem Laser gekoppelt wird.

Bei direkter Kopplung wird das Faserende typischerweise in der Nähe des Lasers installiert. Daher muss sich die Faser in die Verpackung erstrecken, und wenn die Vorrichtung eine hermetische Verpackung erfordert, muss die Faser metallisiert werden, um mit der Verpackung abzudichten. Außerdem sind die Hauptfaktoren, die die Kopplungseffizienz von Lichtquelle zu Faser bei direkter Kopplung beeinflussen, der Divergenzwinkel der Lichtquelle und die numerische Apertur (NA) der Faser. Außerdem beeinflussen auch die Größe der lichtemittierenden Oberfläche der Lichtquelle, die Größe und Form der Faserendfläche und der Abstand zwischen den beiden die Kopplungseffizienz.

1.2 Linsenkopplung

Fig. 3 stellt mehrere Arten der Linsenkopplung dar. Die Linsenkopplung kann eine Einzellinse oder eine Mehrfachlinse sein. Bei Verwendung einer einzelnen Linse wird der Abstand des Lasers zur Faserstirnfläche durch die Radien der Vorder- und Rückseite der Linse bestimmt. Bei Verwendung mehrerer Linsen wird der Lichtstrahl durch die erste Linse parallelisiert und dann durch die zweite Linse fokussiert. Der Isolator kann nach der Kollimation des Strahls überall platziert werden (d. h. irgendwo zwischen den beiden Linsen), wenn eine strenge Kontrolle der Reflexion erforderlich ist. Außerdem ermöglicht die Linsenkopplung, dass eine der Linsen auf der Umhüllung montiert wird, so dass die Faser nicht in die Umhüllung hineinragen und die Faser metallisieren muss.

Ausrichtungstechnologie

Die Alignment-Technologie wird allgemein in "Active Alignment" (aktives Alignment) und "Passive Alignment" (passives Alignment) unterteilt. Bei der aktiven Ausrichtungstechnologie führt der Laser oder der Detektor die Ausrichtung der optischen Achse und dergleichen durch, wenn sich die Vorrichtung in einem Arbeitszustand befindet, indem eine externe Vorspannung oder ein Strom angelegt wird. Bei der passiven Ausrichtung muss die aktive optische Einrichtung nicht arbeiten, sondern wird durch einige Markierungen ausgerichtet. Im Gegensatz dazu ist die passive Ausrichtung eine neuere Ausrichtungstechnologie mit den Vorteilen einer einfachen Automatisierung und reduzierter Montageausrüstung und -prozesse. Unten sind einige Beispiele von Ausrichtungstechniken, die in der Industrie verwendet werden.

From Amy Doelly

[race]

Hi Danke dir Amy für deinen Beitrag !

Ist zwar das deutsche Forum aber wenn du möchtest kannst du auch auf englisch Schreiben, da übersetzte Zeug ist manchal ein wenig eigenartig

Aber echt interessante Sachen, da wird also aus der Glasfaser selber eine Linse geschmolen ?!


lg, Andi

[race]

Hallo,

Habe mir vor paar Tagen eine FAP800 IR Laserdiode mit 25W besorgt. Nun haben die wohl nen 800um Faserbündel am Ausgang. Die meisten scheinen aber mit einer 600er weiter zu geh, geht so was einfach so oder braucht es da einen Adapter ? An einigen Diodenn hängt ja immer so nen LWL Stummelkabel dran, is das die "Reduzierung" ?

Lg, Andi