Berechnung von Beam Expandern

[tracky]

Hallo Freaks,

da ich nicht unbedingt hunderte von Euros in den Sand setzen möchte hier die entscheidende Frage:

Wie berechnet sich ein Teleskop? Konnte bisher nur Erfahrungen mit dem 100er Teleskop aus dem Arctos sammeln, was so ganz okay ist. Nur leider kann ich maximal 6 LD durchbringen. Die Größe ist ja allgemein bekannt. Das Verhältnis würde ich auf 2 : 1,25 schätzen.
Da das Teleskop nicht länger als 60mm sein soll, bin ich also an Angaben interessiert, die mir gestatten ein solches aufzubauen.
Beim Aufbau von 8 LD im Schnitt, ist die Anordnung 2 Reihen a 4 LD.
Bei 9 LD wäre eine Anordnung von 3 x 3 LD.
Am Austritt der Optiken habe ich einen Durchmesser kleiner 2mm.
Achromaten will ich nicht benutzen. Tendenz geht zu Optiken mit Planfläche einseitig.
Hat jemand Erfahrungen mit dem Aufbau/Berechnung eines solchen Teils.

[jojo]

Was bitte ist ein "100er" Teleskop?

Die Berechnung ist ganz einfach.
Das Verhältnis der Brennweiten der Linsen zueinander.
Es können entweder 2 Konvexlinsen benutzt werden, oder 1 Konvexlinse und eine Konkavlinse. Zweiteres wird gerne genommen, um die Länge zu verringern, denn:
Bei Konvexlinsen ist die Baulänge ca. F(Linse1) + F(Linse2).
Beim Aufbau mit einer Konkavlinse ist die Länge F(Konvexlinse) - F(Konkavlinse).

Willst Du also einen Strahl von 8mm Durchmesser auf 2 Millimeter reduzieren, braucht Du ein 4fach Teleskop.
Also entweder Linsen mit F=+20 und F=+80 oder Linsen mit F=-20 und F=+80.

Im ersten Fall geht der Strahl durch die Linse F=+80 und dann durch die zweite F=+20. Der Abstand der Linsen ist 100mm.
Die Austrittsdivergenz ist 4x der Eingangsdivergenz.

Im zweiten Fall geht der Laser durch die F=+80 Linse und dann durch die F=-20 Linse. Der Abstand der Linsen ist 60mm, da die 20mm abgezogen werden. Divergenz ist ebenfalls x4.

Das Problem ist eigentlich nicht, welche Brennweiten Du nimmst.
Es gehen eigentlich alle Brennweiten, das Verhältnis ist relevant.
Aber um einen fetten Strahl durch eine Linse zu bekommen, muss diese einen gewissen Durchmesser haben. Durch eine Linse mit 3mm Brennweite bekommst Du keinen 8mm Strahl. Der Krümmungsradius der Linse wäre zu klein.
Auch ist ein längerer Aufbau mit langbrennweitigen Linsen einfacher zu justieren. Und langbrennweitige Linsen weisen weniger Verzerrungen auf.
Also katalog wälzen und schauen, durch welche Linse Dein Strahlbündel noch durchgeht. Laut Deinen Angaben schätze ich mal, Du brauchst mindestens 10mm freien Linsendurchmesser.

Einseitig plane Linsen weisen natürlich ebenfalls eine stärkere Krümmung auf, weil an der Planseite ja keine Brechung erfolgt.
Daher sind diese wieder im Durchmesser kleiner.
Ich rate zu bikonvexen bzw. bikonkaven Linsen.

Achromat wäre Schwachsinn.
Denn wie der Name sagt ("chroma"), nimmt man die für mehrfarbige Systeme, um die unterschiedliche Brechung bei unterschiedlichen Wellenlängen zu kompensieren. Dies wird durch 2 verschiedene Gläser bewirkt, die unterschiedlich wellenlängenabhängig brechen.
Für das Kombinieren einer Wellenlänge ist das Perlen vor die Säue.
Wer dennoch behauptet, da muss unbedingt ein Achromat rein, soll mal erklären, warum er das meint.

Bin jetzt nicht der absolute Optikguru. Fehler und Irrtümer vorbehalten

Joachim

[seb_night]

hello,
i'm french, it's very interesting, it's possible to translate in french ?
thank you

[tracky]

Hi Jojo,

Dank dir für die gut verständliche Aussage. Hilft mir erst mal weiter bei der Suche nach dem Optimum.
100er Arctos = 100mW 655nm, der hat ein Teleskop verbaut (10mm x 4mm, welches ich momentan nutze. Allerdings geht mir zuviel Leistung verloren, da der auftretende Strahl wie Du eben sehr gut beschrieben hast zu groß ist. Der momentane Aufbau mit 8LD liegt nach Spiegelschnitt bei ca. 6 x 4 mm. Wenn ich jetzt die Auskoppeloptik so weit rauß drehe, dass der Strahldurchmesser sehr groß wird, kann ich sehr gut erkennen, dass nur 6 Einzelstrahlen die Optik passieren, wobei die äußeren Strahlen sehr stark durch die Optik reduziert werden. Dadurch habe ich zuviel Verlust bei dieser Variante. Meine Überlegung geht mehr dahin, die Einzelstrahlen so dicht wie möglich, allerdings auch so "unangeschnitten" wie möglich durch das Teleskop zu bekommen. Versuche mit 4 LD zeigten, dass ein Parallel führen der Strahlen mit geringsten Anschnitt die beste Leistung bringen.
Was ja auch klar ist. Nur eben ist der Gesamtstrahldurchmesser entsprechend größer.
Nach dem Teleskop sah das auch gut aus, aber ich WILL noch mehr Leistung haben. Von der Gesamtdivergenz aus war ich schon ganz zufrieden, da meine beiden Blauen und Grünen gut von Rot abgedeckt wurden. Allerdings ist für mich die Modulationsleistung entscheidend und da benötige ich entsprechend mehr Power im 650nm Bereich.
Wenn ich mir das Bild von der großen Arctos Kiste betrachte, erscheint mir die Einkoppeloptik relativ klein. Würde mal so 50mm schätzen. Wenn dies bei 24LD ausreichend ist, sollte ja bei mir eine 25mm Optik passen und die Auskopplung entsprechend 10mm. Das sollte dann bei einer Länge des Teleskopes von 60mm passen. Jetzt muß ich eben mal den Katalog von Linos wälzen, um die passenden Optiken zu finden.

[contact23]

Hallo,

Da ich sehr viel Linsen verschiedener Art und Grüße habe, und auch einen Spiegelschnitt Kollimator brauche, interessiert mich das auch sehr. Nun habe ich etwas gesucht um rauszufinden wie man den Brennpunkt am besten ermittelt und fand ein Bild mit einem Gerät, wo ich nicht weis, was das ist:
http://www.hjerteportal.dk/06fysikemi/10kl/22linser.htm

Ist das ein weisslichtlaser oder gebündelte Lichtstrahen?

Wie kann man einen Achromaten von einer Bikonvexen Linse unterscheiden? Leider habe ich keine Angaben zu den vielen Linsen, die sich im Laufe der zeit angesammelt haben.

Kann ich auch eine Linse mit 5cm durchmesser für einen 10mm Stahl nehmen, oder ist die zu groß?

Danke und Grüße
Matthias

[jojo]

Wie kann man einen Achromaten von einer Bikonvexen Linse unterscheiden?

Am Preis
Wenn der Achromat ungefasst ist, sieht man am Rand, dass er aus 2 Gläsern besteht.

Kann ich auch eine Linse mit 5cm durchmesser für einen 10mm Stahl nehmen, oder ist die zu groß?

Kann man, aber ideal ist es nicht.
Da der Laserstrahl nur einen kleinen Ausschnitt der Linsenoberfläche nutzt, sinkt die Qualität der Abbildung.
Stell Dir vor, Du würdest mit einem Strahl mit einem Durchmesser von 1/1000 mm durch eine Linse strahlen. Für diesen dünnen Strahl ist die Linsenoberfläche keine gleichmäßige Krümmung mehr, sondern nur noch eine Glasfläche mit Polierunebenheiten. der Strahl wird wahrscheinlich arg verzerrt.

Also besser, möglichst viel der Linsenoberfläche zu nutzen.

Joachim

[tschosef]

Halli hallo...

Da der Laserstrahl nur einen kleinen Ausschnitt der Linsenoberfläche nutzt, sinkt die Qualität der Abbildung

.


meeeep..... da bin ich anderer Meinung

google mal nach Linsenfehler, genauer nach Sphärischer Aberration.
http://www.foto-net.de/net/objektive/error.html

Chromatische Aberation is ja bei einer lichtwellenlänge kein problem. Sphärische Aberation aber sehr wohl. Um die zu verringern vermeidet man es, achsferne Strahlen durch Linsen gehen zu lassen (also die Außenbereiche von Linsen zu nutzen)....

Achsferne Strahlen haben eine kürzere Brennweite, weil eine Kugeloberfläche, aus der ja eine Linse meistens besteht, eigentlich nicht korrekt ist, um für alle paralellen Strahlen einen Brennpunkt zu bilden. Da währe eine andere Form besser (parabolisch wenn ich mich nicht irre)....
Solche Linsen sieht man auch ab und zu mal, zB als Kondensorlinsen in Diaprojektoren.


Wenn ne Linse gut gearbetet ist (Oberfläche), dann is es besser nur die Achsnahen strahlen zu verwenden... wenn die Linse natürlich sowiso schrott is, dann is es wurscht ob innen oder aussen.

viele Grüße
Erich

[jojo]

meeeep..... da bin ich anderer Meinung

Einspruch stattgegeben!
Okay, "Randbereiche" der Linsen zu nutzen ist evtl. falsch.
Aber vielleicht gibt es eine Faustregel, welcher Bereich einer Linse sinnvollerweise genutzt werden soll?
Wo sind die Optiker?

Joachim

[contact23]

Hallo,

Ja eine Faustregel würde mich auch interessieren.
Mein "Vorbild" (Arc...) nutzt lt. Foto (24 Dioden Spiegelschnitt) ca. 1/2 - 2/3 der Linse.


Grüße Matthias

[tschosef]

hai hai

Faustregel, welcher Bereich einer Linse sinnvollerweise genutzt werden soll?

ouha... gegenschlag....

Hast mich voll erwischt, ich wüsste da jetzt keine pauschale Antwort.. muss ich mal Kollege fragen, ob der was weis.

So wie ich das sehe, is die verwendung von Linse(Systemen) immer ein Kompromiss zwischen Qualität und Wirkungsgrad.

Je nach dem was man mehr braucht, muss man entsprechend handeln.

So ungenau wie möglich, so genau wie nötig. Wenn zB die Divergenz eh schon übelst is, spielt es vermutlich auch keine Rolle mehr, ob man die Randbereiche der Linse verwendet oder nicht.

ich frag mal nach.
gruß
Erich

[Dr.Ulli]

Normalerweise spricht man immer von "achsennahen" Strahlen. Eine Faustformel, was denn nun achsennah ist, kann man wohl nicht angeben, da es vor allem um den Krümmungsradius der Linse geht. Ist der gering, kann man wohl die ganze Linse nehmen, ist er groß, dann nur den wirklich "achsennahen" Bereich, also das Zentrum.
Alles nur für "sphärische" Linsen!
Grüße!