Vorstellung und Frage zu Laser ohne Fokussierung

[Nereus]

Hallo in die Runde,

ich heiße Hartmut und arbeite in einem kleinen Ingenieurgüro dass Techniken zur Entfernung von Schadstoffen aus Luft und Wasser entwickelt und testet. Also Chemie gut, Physik, speziell Optik weniger

Aus der Grundlagenforchung ist bekannt, dass verschiedene Laser Stoffe wie etwa Titanoxid oder imprägnierte Aktivkohle zum Abbau von Schadstoffen anregen können.

Das wollen wir in kleinen Versuchen testen, und das ganze soll also erstmal nicht viel kosten.
Auch soll die Wärmeentwicklung nicht so hoch sein, dass sich der Träger verformt oder das reaktive Material ablöst, also ca. 500 bis 600 Grad nicht überschreiten.
Sicherheitstechnisch sehe ich keine Probleme da alles in geschlossenen Versuchsapparaturen ablaufen soll.

1. Idee:
CO2 Laser (wobei IR nicht der Favorit ist, blau bzw. UV sind besser geeignet). Dazu gibts bei einem Kollegen einen alten Chinagravierer, den er nie benutzt hat. Da müsste nur die Röhre ausgetauscht werden (das halbdurchlässige Fenster auf der Output Seite ist ab, die alte Röhre dürfte hin sein.). Wenn man die Umlenkoptik abbaut sollte man einen Strahl mit 2-3 mm Durchmesser bekommen der über ein Loch im Gehäuse direkt in die Reaktionsapparatur gehen kann, also alles geschirmt. Die Ansteuerung sollte über den Testmodus am Gerät manuell funktionieren.
Liege ich da richtig und hat jemand Erfahrungen, wie stark der Strahl aufweitet?

2. Idee
Der Kopf eines Diodenlasergravierers mit ca. 40 W, hier gibts beim Chinamann preiswerte Teile als Ersatz zu Gravierern. Geliefert werden die bereits mit der Treiberplatine (also der Stromversorgung). Bleibt die Frage nach der Ansteuerung, also im einfachsten Fall ein/ausschalten und die Leistung einstellen (ggfs. reduzieren). Eine Anfrage bei Lasertree (Hersteller) war erfolglos.

Frage: hat jemand Erfahrungen oder eine Idee, wie man diese Teile separat vom Gravierer ansteuert?
und: wie müsste eine Optik beschaffen sein, die den Strahl auf 2-5 mm Durchmesser aufweitet und parallel hält? (wird später interessant).

Ich würde mich freuen, wenn hier jemand von den Profis ein gute Idee hat und sage schon mal Danke

Grüße aus dem Berliner Umland
Hartmut

[VDX]

Hi Hartmut,

bei den CO2-Lasern kommt schon ein fast perfekt paralleler Strahl raus - je nach Typ und Leistung liegt der Durchmesser bei 3mm oder größer, die Leistung quer durch den Strahl ist wie bei einer Gaußachen Kurve verteilt, in der Mitte am höchsten, dann gleichmäßig (Gaußsche Kurve) abfallend.

Die Laserdioden geben von sich aus einen sich kegelförmig aufweitenden Strahl aus - hier wird typisch eine Kollimator-Optik davor gesetzt, um den Strahl prallel auszurichten bzw. meist auch schon gleich zu fokussieren ... bei verstellbaren Optiken kann die bei "fokussierten" Geräten reingeschraubt werden, bis der Fokus "ins Unendliche" geht bzw. der Strahl halbwegs parallel ausgerichtet ist.

Bei den Laserdiodenmodulen würde ich aktuell einen Sculpfun S10 empfehlen - da sind 2 per Polfilter überlagerte 6Watt-Dioden drin und die Gesamtleistung liegt dann bei 10 Watt ... die stärkeren haben dann 4, 6 oder sogar 8 Dioden drin und die Teilstrahlen werden über eine andere Art Strahl-Kombination "nebeneinander" gelegt, was einen breiteren Strahl mit geringerer Energiedichte ergibt.

Bei den CO2-Lasern hats meist ein passendes Netzteil mit dazu - die neueren Netzteile haben einen "Test"-Button, welcher den Laser aktiviert ... ich glaube aber, normal mit weniger als der maximalen Leistung ... ansonsten dann über den Controller mit einer vorwählbaren Spannung/Strom ... die Leistung sollte nicht über 70% gehen, da die Röhre sonst schneller "altert".

Die Diodenmodule sind relativ einfach anzusteuern - einfach 12V an den 12V-Eingang legen und dann entweder eine 5V-Spannung an den "PWM" oder "Signal"-Eingang, damit der mit voller Leistung loslasert ... oder ein moduliertes PWM-Signal mit über die PWM-Rate modulierbarer Leistung ...

Viktor

[Death]

Moin Hartmut, willkommen im Forum

Eine Glasröhre ansich hat schon einen guten M2 Wert was die Divergenz angeht
Das dazugehörige Lasernetzteil wird mit 2 Signalen angesteuert L-On und L-PWM, das kann man auch problemlos simulieren.
Allerdings muss die Röhre Wassergekühlt werden.

Eine RF-Röhre hat je nach Hersteller auch einen guten M2 Wert, mit Pech kommt man aber nicht an eine Glasröhre ran oder es wird teuer. Ein sehr guter Laserquellenlieferant in Bezug auf Strahlqualität ist Synrad. Das ist so der Mercedes unter den RF-Röhrenlasern.
Diese Laser haben einen Interlockeingang ( zur Scharfschaltung ) und werden nur mit einem PWM Signal angesteuert.
Hier gibt es Luftgekühlte aber auch Wassergekühlte Versionen. Ich hab hier sogar eine, die kann beides.
Wasserkühlung würde ich pers. vorziehen, weil leiser.
Je nach Leistung können die Lüfter dann doch ganz schön nerven

RF-Röhren lassen sich refreshen bzw. sogar instandsetzen wenn mal was ist.

Der Laserstrahl selber kommt dabei mit 10600nm oder 10,6µm aus der Quelle gekrabbelt. Der wird mit leichten Verlusten von allem Hochglänzenden Sachen gespiegelt und ZinkSelenid-Optiken lassen die Wellenlänge mit leichten Verlusten durch. Ansonsten bleibt der Laserstrahl an allem mögliche kleben ( optisch dicht ) und verwandelt sich in Wärme.

[Nereus]

Moin Death und Victor,

danke für Eure Informationen, das ist mal sehr hilfreich. Zum Austausch der defekten CO2 Röhre habe ich schon ein neues Teil bestellt, das sollte dann bald da sein. Der alte Graveur hat einen Test button, damit kann man das mal probieren.

Betreffs der Diodenlaser, da habe ich ein paar PWM Schaltungen gefunden, die werde ich erstmal nachbauen - wenn der Elektronikkram da ist. Man hat ja abends bei diesem Wetter nicht viel zu tun . Ich berichte, wenn ich weiter gekommen bin.

Ach so: Bei den Wattangaben der Laser, beziehen die sich üblicherweise auf die Aufnahmeleistung oder die Abgabe? CO2 soll ja nur einen Wirkungsgrad von ca. 15% haben. Also bei einer 40 Wattröhre kämen dann nur 6 an. Während eine 40 Watt Diode immerhin 16W output hätte (ich hatte mal was von ca. 40% Wirkungsgrad gelesen)

Danke nochmals und schöne Grüße

[VDX]

... bei den CO2-Lasern wird typisch die tatsächliche Ausgangsleistung angegeben (der Wirkungsgrad liegt bei den CO2-Lasern normalerweise bei etwa 15-20%).

Bei den Laserdiodenmodulen ist der Wirkungsgrad um 35% und wurde bisher typisch als "elektrisch aufgenommene Leistung" angegeben - da aber auch oft total übertrieben, da nicht die "Nominalleistung" mit "Volt x Ampere = Watt" berechnet wurde, sondern die "Maximalleistung", die unter Normalbedingungen nie erreicht wird bzw. die Dioden innerhalb von Stunden bis Minuten sterben läßt ... was das nochmal unübersichtlicher machte.

Inzwischen wird das auch immer wieder mal als "tatsächliche Ausgangsleistung" angegeben (z.B. beim Sculpfun S10 mit um 10Watt Ausgangsleistung) ... also auch hier, ein ziemliches Durcheinander

Viktor