Benötige Hilfe zur Laserwahl

[ElSandro]

Hallo Laserfreaks!

Ich bin auf eure Erfahrungen angewiesen:

ich bin auf der Suche nach einem kompakten und simplen Lasersystem, welches folgende Spezifikationen aufweist:

Wellenlänge: entweder um 405 nm oder um 905 nm (roter und grüner Bereich sind "tabu")
PRR: um 50 kHz
Pulslänge: wenige Nanosekunden
Pulsspitzenleistung: so hoch wie möglich
M²: < 6

Bedingungen sind:

- dass die Ausgangsleistung variiert werden kann

- dass der Laser einen Operationsbereich hat, in dem er augensicher ist (also AEL für Laserklasse 1 und die MPE (maximum permissible exposure) nach ANSI Z136.1 nicht überschritten werden)

Der Laser soll in der Luft- und Raumfahrt Anwendung finden, deshalb wird besonders Wert gelegt auf geringe Leistungsaufnahme, simples Optikdesign, geringes Gewicht, wenig Systemkomplexität. Zusätzlich soll eine stabile Operation im Vakuum und in einem breiten Temperaturspektrum möglich sein, letzteres kann wahrscheinlich durch aktive Temperierung erreicht werden.


Hat jemand eine Idee, wo ich mich am besten auf die Suche nach deutschen Herstellern/Instituten machen sollte? Die oben genannten Specs sind noch nicht in Stein gemeißelt, sie sollen nur als Orientierung dienen.

Ich bin für jede Unterstützung dankbar!

Aleks

[VDX]

Hi Aleks,

schau mal nach MOPA-Faserlasern - die haben normal 1064nm Wellenlänge, frequenz-verdreifacht gibt's die mit 355nm, dann aber deutlich weniger Leistung.

MOPA wegen der kürzeren Pulslänge - die Pulse können typischerweise zwischen 4ns und 350ns eingestellt werden ... "normale" Faserlaser haben eine fixe Pulslänge um 200ns ...

Viktor

[Ronnyk]

Schau mal bei der Firma "Trumpf", die haben sogar Laser mit einer Pulsdauer im Femtosekunden Bereich.
https://www.trumpf.com/de_DE/produkte/l ... pulslaser/

[ElSandro]

Danke @VDX und @Ronnyk. Ich korrigiere meine Anforderungen: es muss kein deutscher Hersteller sein, wenn es ein "COTS"-Laser ist, also kommerziell erhältlich.

Eine der wichtigsten Anforderungen habe ich gar nicht erwähnt: das Gesamtsystem, in dem der Laser verbaut werden soll, hat ungefähr Schuhkartongröße. Ich denke jetzt ist auch klar, dass Systeme wie die von Trumpf nicht in Frage kommen.

Ist das überhaupt realistisch? Gibt es gepulste Lasersysteme in der größe eines, sagen wir mal, Handys überhaupt?

Besten Dank,
Aleks

[VDX]

Hi Aleks,

es gibt für LIDAR-Anwendungen gepulste Laserdioden mit einer relativ hohen Puls-Spitzenleistung im *zig-Watt-Bereich, die gemittelt aber nur wenige Milliwatt ausgeben - die würden auch in eine Streichholzschachtel reinpassen.

Was genau soll mit dem Teil gemacht werden - Abstände Messen oder Metall schneiden?

Viktor

[ElSandro]

Viktor, du hast schon richtig geraten, es sollen Abstände gemessen werden Sowohl auf kooperative als auch auf nicht-kooperative Targets, und auch auf bemannte Flugkörper. Deshalb ist die Forderung nach einem augensicheren Operationsbereich wichtig.

Wo finde ich die angesprochenen Laserdioden? Und könnnte man eventuell solch einen Treiber hier nutzen?
http://www.ti.com/tool/TIDA-01573

Besten Dank,
Aleks

[VDX]

Hi Aleks,

mit Pulslängen im Nanosekundenbereich kannst du fast alle Laserdioden oder auch LED's (noch sicherer) für LIDAR-Anwendungen verwenden.

Hier ein paar Laserdioden bei ebay - https://www.ebay.de/sch/i.html?_from=R4 ... r&_sacat=0

Für die "Augensicherheit" müßtest du mal nachrechnen, wie hoch die Puls-Spitzenleistung sein darf - die mittlere Leistung sollte auf jeden Fall unter 1mW bleiben.

Der Treiber dürfte gehen, wenn du den Puls-Strom deutlich reduzieren kannst ... 60 Ampere kommen mir dann doch etwas heftig vor

Viktor

[ElSandro]

Hi Viktor,

das Problem hierbei ist doch, dass es sich um eine reine TTL-Modulation von Laserdioden handelt, oder? Das bedeutet, es gibt nicht wie bei gütegeschalteten oder modengekoppelten Lasern eine Überhöhung der Besetzungsinversion über den Laserschwellwert - was schließlich jedoch unabdingbar ist für hohe Pulsspitzenintensitäten.

Wenn ich also eine normale Laserdiode einfach nur "an- und ausmache", dann habe ich als Pulsspitzenintensität auch immer nur die cw-Intensität. Ist das korrekt? Ich kann natürlich einen höheren Strom draufgeben wenn ich pulse, aber ob ich damit von 1mW cw auf 20W Spitzenleistung komme wage ich zu bezweifeln

Besten Dank und viele Grüße,
Aleks

[VDX]

Hi Aleks,

bei den "LIDAR-Dioden" wird einfach mit stark überhöhtem Strom die hohe Leistung abgerufen, nicht über einen gepumpten "Super-Puls" - die brauchen nach jedem Nanosekunden-Puls aber auch bis zu einigen Millisekunden zum Abkühlen!

Ich hatte mir mal aus Neugier zwei "7Watt-Laserdioden" für 5€ bei ebay bestellt - die waren in einem Plastik-Ghäuse wie LED's, nur gerader Abstrahl-Fläche. Nachdem ich ein Datenblatt dazu gefunen hatte, war auch klar warum - die Puls-Spitzenleistung war schon bei 7Watt ... die Mittlere Leistung durfte aber 1mW nicht übersteigen!

Normal verwende ich Laserdioden mit CW-Leistungen von 9 bis 200 Watt - da heißt es beim Modulieren "max. 200% overpower" ... allerdings dann mit Pulszeiten im Mikrosekunden-Bereich.

Bei einem Prototypen-CC-Treiber mit DC-DC-Konverter (von 24V auf die Betriebsspannung von etwa 6-8V), den ich mal ausprobiert hatte, wurde die CC-Regelung bei Stömen über 4A "instabil" ... bis knapp 4A ließ der sich normal regeln, irgendwann bei 4-5A fing der dann aber an zu "rauschen" und erzeugte viele Spikes mit bis zu +90A und bis zu -40A Stromspitzen !!! -- es hat mich nur gewundert, daß eine von den 9Watt-Dioden das immerhin über 4 Sekunden lang überstanden und dabei das Faserende abgebrannt und die Kunststofflinse im Kollimierkopf geschmolzen hat, die für bis über 30Watt Leistung geeignte gewesen wäre ... die "mittlere Leistung" lag also deutlich über 30Watt!

Viktor

*** EDIT ***

- Bilder von den +90A/-40A-Pulsen hatte ich nicht gemacht, aber hier ein Bild von dem "Übergangsbereich" bei 4 Ampere.

Die Messung zeigt den Spannungsabfall am 100 Milliohm-Shunt, die Spannung kann also x10 als Strom genommen werden.

Der eigentliche "Modulations-Puls" ist 250 Mikrosekunden lang und bei knapp 4 Ampere Strom ... nur beim Abschalten gibt's einen einige Hundert Nanosekunden langen Spike mit etwa 26 Ampere(!), was die Laserdiode (9Watt @9Ampere) ohne Probleme über Minuten überstanden hat:

[hikke]

Hallo Laserfreaks!

Ich bin auf eure Erfahrungen angewiesen:

ich bin auf der Suche nach einem kompakten und simplen Lasersystem, welches folgende Spezifikationen aufweist:

Wellenlänge: entweder um 405 nm oder um 905 nm (roter und grüner Bereich sind "tabu")
PRR: um 50 kHz
Pulslänge: wenige Nanosekunden
Pulsspitzenleistung: so hoch wie möglich
M²: < 6

Bedingungen sind:

- dass die Ausgangsleistung variiert werden kann

- dass der Laser einen Operationsbereich hat, in dem er augensicher ist (also AEL für Laserklasse 1 und die MPE (maximum permissible exposure) nach ANSI Z136.1 nicht überschritten werden)

Was spricht dagegen eine 1550nm Wellenlänge zu wählen? Diese ist auf jedenfall Augensicher.
Dann kann man z.B. So ein Faserlaser nehmen.
https://www.solidstatelasersource.com/s ... iDAR-Laser

oder

https://www.ipgphotonics.com/en/product ... ns-10-50-w