[Theorie]Principe de segmentation

utilisation, assemblage et modifications des lasers à milieu solide et diode laser (hors pointeurs laser)

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radiums
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[Theorie]Principe de segmentation

Post by radiums » Thu 29 Nov, 2007 11:55 pm

Bonjour à tous :)

je m'éttait penché sur les possibilités d'améliorer la qualité des rayons des lasers semi-conducteurs à une seule diode, telle celles utilisées pour avoir du 635 ou 650nm.
les puissances lumineuses sont importantes pour des couts modiques

mais helas, la qualité des rayons a été révélé inexploitable correctement pour du scanning en show, compte tenu des très mauvaises caractéristiques de diamètres et de divergence.

pour rappel 6-8mm en sortie, pour 3mrad.

En principe général, si l'un de ces 2 facteur est bon et l'autre mauvais, on peut rattraper l'écart avec un telescope (reduction diamètre, augmentation divergence) ou bien beam expander (augmentation diamètre, reduction divergence)

alors j'ai réfléchit a ce problème et peut-etre trouvé une solution.

Il fallait trouver un moyen d'ameliorer ces 2 facteurs indépendament.

Si un telescope permets de reduire le diamètre, un autre moyen de reduire la divergence devait etre utilisé.

J'ai appelé ma théorie "principe de segmentation". Elle vise a diviser en quatre quart le faisceau, et de les reserrer indépendament à l'aide de miroirs.
Une première opération se fait verticalement : la demi moitiée supérieure du spot est pointée sur un miroir qui la reprojette parallèle à l'autre demi moitiée transmise sans reflection, juste en dessous.
le miroir inférieur, réglable, reserre le rayon pour en diminuer sa divergence sur le plan vertical.

la meme opération se fait ensuite horizontalement.

Un seul quart n'est pas dévié, ce quart sert de référence pour le resserrage des autres quarts.

Il n'était pas concevable de travailler ainsi tant que le spot aurait été circulaire, un "vide" se formant au centre du spot.
Mais à notre grande chance, les rayons de ces types de lasers sont de forme carré.

J'ai pu observer aussi, notament sur mon projet de laser rouge à diodes, qu'il était possible d'ajuster les rayons avec une divergence "negative" (c'est à dire que à une certaine distance, les faiceaux ne sont plus juxtaposés). cela veut dire que les rayons ne sont pas alignés //, créant un point focal plus fin que la base à une distance voulue.

A partir de là, il est possible d'utiliser un telescope de type 2:1, puisque l'augmentation naturelle de la divergence est annulée par l'ajustement negatif des quarts de rayons.

Il serait alors possible d'obtenir un rayon 2 fois plus fin, et une divergence conservée de 2 ou 3 mrad, plutot que doublée (6mrad).

Biensur, un autre problème se pose : le rayon perds son TEM00 et les coins du rayon carré sont transmis avec un flou due aux lentilles de telescope, abimant la qualité de l'impact à une certaine distance de projection.

la solution envisagée est une simple fente ronde placé juste avant le telescope, rognant les coins indésirables.

Il en resulte 10% de pertes, mais un rayon devenu rond.

Cette methode est une théorie n'ayant jamais été mise en pratique.
Je n'ai pas ce type de laser et ne peut pas en faire moi même l'expérience.
Mais je suis quasi-certain qu'elle est exploitable pour améliorer les rayons de ces lasers.

Voici un schéma résumant globalement le principe :

Image

Il faut prévoir le matériel suivant:
-Plaque alu de montage
-4montures Osh2
-4miroirs lasers 10x10mm
-1lentille achromatique f=40mm, D=15mm
-1lentille achromatique f=20mm, D=7.5mm

soit 200€ envion

Si cette methode s'avère etre efficace, elle serait très rentable sur un laser 500mW à 635nm, pic de puissance visuelle sur le rouge.

@+
Last edited by radiums on Fri 30 Nov, 2007 1:02 pm, edited 1 time in total.
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Post by seb_night » Fri 30 Nov, 2007 1:22 am

brillante idée Radiums, mais dur à mettre en œuvre je pense ! :roll: :wink:

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Post by radiums » Fri 30 Nov, 2007 1:03 pm

Pas si dur non :wink:
J'ai édité mon post car l'image ne s'affichait pas
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Post by seb_night » Fri 30 Nov, 2007 1:19 pm

l'image était affiché cette nuit quand j'ai lu ton post !

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Post by damiens » Fri 30 Nov, 2007 7:02 pm

en effet, brillante idée, mais il faudrai tester !! pour la complexité de réalisation pas trop, mais il faut avoir du temps car les alignements doivent etre :s ^^ et des sous ;)
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Post by radiums » Fri 30 Nov, 2007 10:31 pm

les alignements ne seraient pas difficile, vu que l'on travaille sur un spot carré de 8mm de coté :wink:

Niveau financier, 4 montures home made peuvent déjà bien réduire le cout
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Post by fred » Sat 01 Dec, 2007 6:22 pm

il y a une autre possibilité avec une fibre optique placé directement devant le microchip de la diode, et avec en sortie de fibre une seule lentille
avec une petite focale pour obtenir plus ou moins un diametre de 3mm avec une divergence acceptable de 1mrad.
on trouve se systeme sur les diodes fibré, soit en injection directe dans la fibre,ou avec une ball lens pour les modeles plus sofistiques.

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Post by radiums » Sat 01 Dec, 2007 6:48 pm

Non justement, ces rayons utiliseraient alors directement des meilleures lentilles en sortie.
La fibre optique repousse le problème de collimatation plus loin.
S'il était possible de placer une lentille avec une distance focale plus petite, cela serait déjà employé

le meilleur rapport possible est 6-8mm avec 2.5-3mrad. Il y a un phénomène optique complexe que je ne saurait expliquer.

Le travail par segmentation vise a faire chevaucher sur une certaine distance des quarts de rayons, les uns sur les autres avec la divergence.
Le spot total diverge deux fois moin

Et seulement là, on peu utiliser un telecope

En gros, avec segmentation, on change pas le diamètre en sortie, mais on réduit par 2 la divergence (de 3 à 1.5mrad)

Et le telescope lui, revient à 3 mrad en ayant divisé par 2 le diamètre (donc 3-4mm)
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Post by damiens » Sat 01 Dec, 2007 7:28 pm

bientot, sur laserfreak, le meilleur laser rouge à diode du monde ^^
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Post by djrenzo » Wed 05 Dec, 2007 2:34 pm

:shock: un genie :wink: bravo beau travail et belle idée
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Post by damiens » Wed 05 Dec, 2007 6:31 pm

ben moi je verrais pour essayer, j'ai commandé des diodes rouges, je vais voir ca ;)
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Post by radiums » Wed 12 Dec, 2007 11:26 pm

tu as commandé quel type de diode rouge ?
parceque c'est valable pour les lasers type 635nm :wink:

les diodes biens colimatés ont des rayons excellents :)
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Post by electron190 » Thu 13 Dec, 2007 12:14 am

J'avais déja entendu du principe de segmentation

C'était dans un garage automobile je crois :lol:

OK , je :arrow:

Mais chapeau pour l'idée
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Post by damiens » Thu 13 Dec, 2007 1:02 am

ah ben non , ce sont des diodes 655nm que j'ai ;)

tant pis :p
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Post by shrad » Thu 13 Dec, 2007 8:36 am

il faudrait vraiment que je reussisse a trouver des montures correctes pour mes diodes, avec les lentilles qui vont avec, histoire de me faire ce module rouge de 400mW qui dors encore en pieces detachees...

personne n'aurait une piste pour des tubes alu ou cuivre ou laiton avec lentilles, avec un contact thermique assez correct pour pouvoir refroidir un max la diode?

je me demande si je vais pas me prendre un pack de 5 pointeurs verts 5mW pour recuperer le bloc de laiton avec la diode, ce qui serait une alternative parfaite...

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Post by radiums » Thu 13 Dec, 2007 10:51 am

L'idéee semble avoir retenu l'attention [EDIT] "des Allemands " :lol:

Dons apparement ils racontent que on ne peut pas reduidre la divergence comme cela.

Ils se trompent, en réalité on la reduit forcément, puisque un demi rayon diverge deux fois moin, alors si on confond deux rayons qui divergent deux fois moin, au final ca diverge deux fois moin.

viewtopic.php?p=109126#109126

Je vais faire un autre schéma pour éclairer les lanternes :wink:
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Post by radiums » Thu 13 Dec, 2007 11:07 am

Voilà en regardant sur 20m

Image

Si on regardait sur 50m, le rayon deviendrait moin bon, car il y a une distance d'application de resserage...mais on ne regarde rarement un show laser sur 50m.
De plus rien ne nous empeche de regler le chevauchement parfait à 50m :wink:
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Post by djrenzo » Thu 13 Dec, 2007 1:12 pm

Electron190 wrote:J'avais déja entendu du principe de segmentation

C'était dans un garage automobile je crois :lol:

OK , je :arrow:

Mais chapeau pour l'idée



moi aussi :lol: :lol: :lol: :lol: :lol:
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Post by cobras62 » Sun 16 Dec, 2007 5:28 pm

Houla, ça fuse chez Radiums :lol:

En théorie, ça ç l'air faisable, mais en pratique, je ne sais pas :?

Radiums, je crois me souvenir de mes cours d'optiques en 2nd, que l'on sait pas "isoler" une partie d'un rayon lumineux...

Exemple, si tu fait passer un rayon laser à travers un petit trou dans un feuille en papier, tu n'as pas un très fin rayon laser, mais un rayon qui va diverger...

Bon, ton idée n'est pas tout à fait identique au passage de ce rayon dans la feuille de papier, mais tu isole quant même le rayon en 4 parties distinctes pour les regrouper par la suite (si j'ai bien compris :lol: )...

Il faudrait dèjà pouvoir faire un essais sur 2 parties au lieu de 4, mais je ne sais pas si c'est faisable...

En tous cas, j'aime bien ton esprit de recherche et d'analyse, et on est là pour découvrir et échanger des avis, connaissances, donc fonctionnera ou pas, chapeau pour l'idée :wink:
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Post by shrad » Mon 17 Dec, 2007 9:40 am

tes faisceaux separes auront une divergence differente non?

comment fera tu pour recollimater le tout? ne vaut il pas mieux collimater le gros rayon en premier, puis le separer en quatre avec les miroirs et le combiner avec un cube?

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Post by blackbird » Mon 02 Feb, 2009 3:53 pm

Salut à tous,

Comme ça été cité il y a peu et que j'avais zappé cet épisode, je remet ça sur le tapis!
Radium: finalement as tu pu faire des essais ?
j'ai ici une diode à 635 nm (10x40°), je vais faire les fonds de tiroirs pour faire un essai ...
Si d'ici là, vous avez des suggestions ... :D

A+

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Post by shrad » Mon 02 Feb, 2009 4:35 pm

un telescope en lentilles cylindriques? j'imagine mal le bazar mais en theorie ca doit etre possible non?

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Post by blackbird » Tue 03 Feb, 2009 9:59 am

salut Shrad,

Avant le télescope il y a les miroirs et c'est cette partie là à tester, voir ce qui ce passe sur la divergence ...

A+

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Post by chr33 » Tue 03 Feb, 2009 5:16 pm

Je suis d'accord avec les allemands si on divise par deux un faisceau, on ne divise pas par deux la divergence, sur ton schéma tu considère que les rayons au centre on une divergence moindre qu'au bord, ce n'est pas le cas autrement il suffirait de mettre une lentille convergent pour annuler la dispersions du faisceau.
Si on divise le faisceau en deux, on diminue l'intensité par deux mais la divergence reste identique.
Désolé.

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Post by shrad » Tue 03 Feb, 2009 5:27 pm

moi je suis d'accord avec lui mais ca reste trouble et a tester

si tu divise en deux un faisceau en forme d'angle aigu par sa bisectrice, ca fait deux angles aigus de la moitie de l'angle initial

en theorie si tu arrives a les superposer de maniere ideale ca te fait un faisceau au final qui diverge deux fois moins

maintenant il faut pouvoir les superposer, et c'est pas gagne vu que les deux faisceaux seront de meme polarisation

par contre on a deja fait une variante avec des bleus, c'est couper le faisceau en deux et faire pivoter sa polarisation, puis recombiner avec un cube

mais si la theorie etait appliquable dans la pratique facilement, on pourrait obtenir un faisceau d'une divergence theoriquement nulle, ce qui est irrealiste

a mon avis les phenomenes de diffraction vont vite gacher la realite

mais il faut tester...

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Post by chr33 » Tue 03 Feb, 2009 6:26 pm

Ca donnerait en gros ca.

En fait, plus on s'écarte de la diode, plus on peut re-mélanger la convergence, le problème c'est que plus ont s’écarte plus le faisceau grossie donc en final, ca ne change rien.
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Re: [Theorie]Principe de segmentation

Post by blackbird » Wed 01 Jul, 2009 5:51 pm

Salut à tous, toutes(?),

Je ressort le topic parce qu'il m'intéresse ce truc !
J'ai fait des essais avec une diode 635 nm (10x40°) et deux miroirs coupés.
Résultat: on peut couper en deux la taille du faisceau et les superposer en un point sans perdre trop de puissance, ça c'est bon !
Par contre c'est valable seulement en un point , quand on est proche du laser le faisceau à la même taille qu'avant, aille !
Ca peut être intéressant dans le cas d'un couplage dans une fibre, à voir ...à suivre ! :D

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Re: [Theorie]Principe de segmentation

Post by james » Wed 01 Jul, 2009 6:17 pm

Sur la partie allemande il parlait de ce principe : http://www.laserfreak.net/forum/viewtopic.php?t=43144
(Je ne sais plus ou j'en avais fais mention :oops: ) Soit celle dons parle antoine.
"Toute technologie suffisamment avancée est indiscernable de la magie " 3eme loi- Arthur C.Clarke.RIP.

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Re: [Theorie]Principe de segmentation

Post by shrad » Wed 01 Jul, 2009 7:16 pm

je pense pas que ca pourrait etre utilisable pour coupler dans une fibre, mieux vaut une lentille cylindrique

le faisceau restera multimode, et vas t'en collimater une sortie de fibre multimode a moins de 10mrad ;)

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