Grossess Thema: Was liefert ein DPSS im modulierten Betrieb?

[lucerne]

Hallo zusammen

Es geht um das alleseits bekannte Thema "DPSS Leistung im moduliertem Betrieb".
Vielen ist aufgefallen, dass die Leistung von Festkörperlasern nur im CW-Betrieb interessant ist. Mit handelsüblichen CNI-Treibern bricht diese schon bei wenigen 100Hz (unglaublich!!) zusammen.

Bevor ich dazu weiterschreibe, möchte ich erst noch eine eigene Beobachtung bekannt geben.
Viele Freaks scheinen nicht ganz verstanden zu haben, was es heisst, einen Treiber mit einem Rechtecksignal bei 50% duty cycle zu modulieren. An einem kurzen Beispiel möchte ich das nun erklären:

Es handelt sich um einen 457nm DPSS von CNI, spezifiziert mit 300mW. Nach vielen Kalibrationsversuchen hatte ich es geschafft, dass die Leistung im modulierten Betrieb nicht mehr einbricht. CW lieferte der Kopf dann 440mW, mit Rechteck moduliert (50% duty cycle, 5-20kHz) noch ca. 210-220mW. Und GENAU SO muss es sein! Was ihr am Messgerät seht ist ein RMS Wert, vergisst das nicht! Die einzelnen Pulse sind nach wie vor ca. 440mW stark!
Bei einem Freak kam dann die grosse Enttäuschung: "Och, mein Head liefert moduliert nur noch 220mW, schade." Dabei war dieses Ergebnis perfekt.

Hätte der Head mehr geliefert, würde er nicht linear arbeiten. Schlussendlich muss man sich überlegen, wozu ein Modulationssignal da ist: natürlich um die Leistung zu kontrollieren. Und wenn das Modulationssignal nur 50% RMS liefert, dann dürfen beim Head auch nur 50% RMS Leistung rauskommen! Nicht mehr, nicht weniger!

Zur Vergleichsmessung hatten wir den Laserhead am Schluss nochmals an den originalen CNI-Treiber gehängt. CW machte er ca. 340mW, mit Rechteck moduliert (wieder 50% duty cycle, 1-5kHz) noch 50-60mW RMS. Das ist ein Leistungseinbruch von bis zu 70%!! Hätten wir auf dem Messgerät 170mW abgelesen, wäre dies ein Leistungsaeinbruch von 0%. Aber eben, hätten...

Ich will jetzt nicht gross Werbung machen, aber hinter den Messergebnissen ohne Einbrüche (440mW CW, 220mW moduliert) steckte der PicoDrive DPSS

Wenn ihr also das nächste Mal wieder Leistungsmessungen macht, beachtet das bitte. Euer Messgerät zeigt nur den RMS Wert an!! Ich dachte, das sei eigentlich klar

Grüsse, Leander

[nohoe]

Hallo

Ich will jetzt nicht gross Werbung machen, aber hinter den Messergebnissen ohne Einbrüche (440mW CW, 220mW moduliert) steckte der PicoDrive DPSS

Und eine riesige Menge Kundenfreundlichkeit, denn eine stundenlange Einstellorgie hätte der Kunde bei CNI nicht bekommen
weshalb der Kopf vorher auch so besch...eiden eingestellt war.

Das mit der RMS Leistung sollte eigentlich jedem klar sein. Wenn etwas nur die hälfte der Zeit leuchtet,
kann auch maximal nur die hälfte der Leistung rauskommen, gegenüber dauerhafte eingeschaltet.

Gruß
Norbert

[lucerne]

Das mit der RMS Leistung sollte eigentlich jedem klar sein. Wenn etwas nur die hälfte der Zeit leuchtet, kann auch maximal nur die hälfte der Leistung rauskommen, gegenüber dauerhafte eingeschaltet.

Du hast es kapiert Norbert

[vakuum]

Ich bin skeptisch eingestellt zu dieser Messmethode....

Klar die Originaltreiber sind definitv mist, mit nem anderen Treiber geht da viel mehr. Nur kann der Treiber am schlechten internen Kopfaufbau auch nichts ändern.

Ich denke man kann die Köpfe gut auf einen speziellen Zyklus trimmen. Nur haben wir bei Showlaserbetrieb unendlich viele unterschiedliche "Zyklen"

Das Problem ist ein relativ träges Temperaturproblem im Kopf. Optimiert man den Kopf auf ein 100Hz Rechtecksignal mit 50% on und 50% off und man schafft es dann auf rund die Halbe CW Leistung ist er top eingestellt... erhöht mann die Frequenz auf 1kHz wür ich sagen müsste die Einstellung (bei gutem Treiber) bleiben....

Ändert man jetzt aber das Puls/Pause verhältniss auf z.B: 5%on 95%off oder noch Showrealistischer auf 5%on 30%off 5%on 60%off dann bezweifle ich dass das ganze noch passt....
Oder konntest du das auch mal Messen Leander?? das wär ja noch machbar!
Das Problem ist eher dass im Showbetrieb dieses Puls/Pause Verhältniss irgend 20 mal die Sekunde gewechselt wird!

Dazu kommt dann schlussendlich das ganze noch mit Analoger Modulation... wäre echt mal spannend Input und Output mit einem Higspeed Leistungssensor zu vergleichen, ich glaube nur das sagt was aus!

[karsten]

Die Methode macht schon Sinn, denn im CW verhält sich ein Kopf doch deutlich anders als bei 50% Duty-Cycle, was dem Show-Betrieb auch schon wesentlich näher kommt. Ob 50% allerdings der richtige Wert ist für die Optimierung ist, darüber lässt sich streiten. Ich denke um den Showbetrieb zu simulieren, müsste man wohl eher ein Duty-Cycle von 30% annehmen - schließlich gibt es noch 2 andere Farben und vollständig geblankte Punkte.

Beim messen sollte man auch vorsichtig sein. Die meisten Messköpfe (eigentlich alle thermischen Köpfe) stellen einen Tiefpass dar. Solange die Modulationsfrequnez im Verhältnis zum Tiefpass hoch genug ist, stellt sich der Mittelwert ein. Problematisch wird die Sache mit optischen Messköpfen. Hier könnte aufgrund der fehlenden Trägheit und der Abtastung der Anzeige ein ziemlicher Unsinn, sprich springende Werte, aber auch sehr lange Schwebungen (je nach Verhältnis Modulationsfrequenz zu Abtastrate -> Stichwort: Verletzung des Abtast-Theorems) entstehen.

Einigkeit besteht aber wohl, dass CW die ungünstigste Optimierung für ein Showlaser sein dürfte - leider werden die Laser üblicherweise so ausgeliefert.

[guido]

Hi,

bei dieser ganzen Treiberabgleicherei kann man von vielen Kriterien ausgehen.

Betreibe ich einen Kopf an einer konstanten Modulationsquelle, sei es 100%, 50:50, 25:75 oder was auch immer
stellt sich nach kurzer Zeit eine relativ konstante Temperatur im Kopf ein, das/die Tecs regeln gegen
einen mittleren Diodenstrom um die Diode / den Kristall stabil zu halten.

Nu stoppt jemand die "Show". Die Temperatur wird aufgrund der thermischen Trägheit nicht optimal bleiben
glaube ich. Starte ich die Show (= den Generator ) wieder dann werde ich wohl nicht von 0 auf 220mW kommen.
Ohne jegliche Nachregelei im Kopf..oder ist das so ?

Treibermässig hab ich ja auch schon einiges durch. Abgestimmen tue ich auch mit Generator (programmierbar).
Nur lohnt sich der Aufwand für die letzten 25mW ? Wie war doch gleich der SICHTBARE Unterschied zwischen
150mW und 200mW ??

Viel schöner und wichtiger finde ich die Art wie Leander den Treiber gebaut hat, die Modularität, Schutzschaltungen, Schaltreglertechnik und auch die Möglichkeit zu Heizen anstatt nur zu kühlen.

[lucerne]

Betreibe ich einen Kopf an einer konstanten Modulationsquelle, sei es 100%, 50:50, 25:75 oder was auch immer stellt sich nach kurzer Zeit eine relativ konstante Temperatur im Kopf ein, das/die Tecs regeln gegen
einen mittleren Diodenstrom um die Diode / den Kristall stabil zu halten.

Nu stoppt jemand die "Show". Die Temperatur wird aufgrund der thermischen Trägheit nicht optimal bleiben
glaube ich. Starte ich die Show (= den Generator ) wieder dann werde ich wohl nicht von 0 auf 220mW kommen.
Ohne jegliche Nachregelei im Kopf..oder ist das so ?

Mit dem PicoDrive habe ich diese Probleme nicht. Das Teil ist ziemlich fix. Beim CNI Treiber ist es so, ja. Da hatte der 457nm Kopf nur noch ca. 40mW RMS im modulierten Betrieb (50% duty cycle, Rechteck, 1kHz). Nach etwa 20sek waren es dann 50-60mW RMS. Viel zu lahm natürlich.

Treibermässig hab ich ja auch schon einiges durch. Abgestimmen tue ich auch mit Generator (programmierbar). Nur lohnt sich der Aufwand für die letzten 25mW ? Wie war doch gleich der SICHTBARE Unterschied zwischen 150mW und 200mW ??

Oh, das waren weit mehr als 25mW. Ob der CNI nun 40mW RMS bringt oder 220mW... Sowas ist ganz klar sichtbar. Ich werde euch aber mal einige Messungen hochladen.

Grüsse, Leander

[guido]

Leander,

so meinte ich das nicht. Wenn du den Picodrive auf den Kopf mit 50:50 abgestimmt hast und dann 220mW
gemittelt gemessen hast und dann den Generator ausschaltest, 10min wartest und wieder einschaltest,
dann hast du doch sicher nicht SOFORT wieder 220mW, oder ??

Die Änderungen im Betrieb abhängig von der Betriebsart ( CW, 50:50, 10:90 ,... ) kannst du ja sicher nicht
vorraussehen. Klar kommt man schneller auf die gewünschte Temperatur wenn man die TECs nicht nur per
Komperator regelt sondern noch was mit P,I und D macht. Weiss nicht ob das bei dir der Fall ist, wäre ja dann
Luxusklasse aber in meinen Augen auch Overkill.

Das zwischen 25mW und 220mW ein Unterschied ist , ist klar
Ich meinte nur das es mir egal wäre obs 200 oder 225mW sind da da ja kein sichtbarer Unterschied da wäre.
( Doppelte sichtbare Leistung benötigt ja knapp die 4-fache Laserleistung meine ich mal gelesen zu haben )

Versteh meine Kommentare bitte nicht als Abwertung deines Treibers , die Idee und Umsetzung finde ich
richtig super, vor allem die "One-Size" Kombi aus Treibern und dem Rest.
Mit nem stinknormalem Treiber mit Ruhestrom und H-Brücke für die TECs hab ich auch schon aus vielen Köpfen
sauberere Ergebnisse rausbekommen als mit deren Originalen weil entweder beschXXXX eingestellt oder kein
Ruhestrom oder nur Kühlen.

Sicher ist aber das dieser Aufwand bezahlt werden muss und sicher nicht jeder seinen Kopf deshalb mit nem
anderem Treiber ausstatten wird.

[lucerne]

Leander,

so meinte ich das nicht. Wenn du den Picodrive auf den Kopf mit 50:50 abgestimmt hast und dann 220mW
gemittelt gemessen hast und dann den Generator ausschaltest, 10min wartest und wieder einschaltest,
dann hast du doch sicher nicht SOFORT wieder 220mW, oder ??

Doch

Die Änderungen im Betrieb abhängig von der Betriebsart ( CW, 50:50, 10:90 ,... ) kannst du ja sicher nicht
vorraussehen. Klar kommt man schneller auf die gewünschte Temperatur wenn man die TECs nicht nur per
Komperator regelt sondern noch was mit P,I und D macht.

Komparatorregelung? DPSS? Wer macht denn sowas??
Eine Komparatorregelung, um Aluminiumhalter von Dioden mehr oder weniger auf einer konstanten Temperatur zu halten ist ok, aber doch nicht für einen DPSS. Ich kann auch dazu noch einige Messergebnisse hochladen, wenn es jemanden interessiert. Mach ich gerne. Aber eigentlich ging es mir mehr darum, die Freaks darüber aufzuklären, Leistungsmessungen im modulierten Betrieb korrekt zu interpretieren

Weiss nicht ob das bei dir der Fall ist, wäre ja dann Luxusklasse aber in meinen Augen auch Overkill.

Ist es. Nur so erhält man richtig saubere Ergebnisse, hat nichts mit Overkill zu tun.

Versteh meine Kommentare bitte nicht als Abwertung deines Treibers , die Idee und Umsetzung finde ich
richtig super, vor allem die "One-Size" Kombi aus Treibern und dem Rest. Mit nem stinknormalem Treiber mit Ruhestrom und H-Brücke für die TECs hab ich auch schon aus vielen Köpfen sauberere Ergebnisse rausbekommen als mit deren Originalen weil entweder beschXXXX eingestellt oder kein Ruhestrom oder nur Kühlen.

Habe ich auch nicht so interpretiert. Es geht hier, wie schon erwähnt, sowieso nicht um den PicoDrive, sondern um die Aufklärung, wie man korrekt Leistungsmessungen im modulierten Betrieb interpretiert.
H-Brücken hat der PicoDrive auch, sehr präzise geregelt. Im Ruhezustand wird der Head sofort geheizt.

Sicher ist aber das dieser Aufwand bezahlt werden muss und sicher nicht jeder seinen Kopf deshalb mit nem
anderem Treiber ausstatten wird.

Sowas muss jeder selber wissen. CNI-Treiber sind brauchbar, aber nur dann, wenn man dahinter ein AOM hängen hat und den DPSS komplett CW betreibt. Für Modulation taugen die Dinger einfach rein gar nichts. Die Freakgemeinschaft braucht da noch etwas, um sowas zu kapieren
Zum Vergleich: Eine Aussage "meine Scanner machen 50kpps" ist unsinnig, wenn die beiden Wörter "gemäss ILDA" weggelassen werden. Genauso unsinnig ist es, wenn ein DPSS-Hersteller sagt: "Der Kopf macht 300mW."

Vielleicht komme ich heute Abend noch dazu, einige Messergebnisse hochzuladen.

Grüsse, Leander

[vakuum]

genau Guido bringts aufn Punkt mit der ÄNDERUNG der Modulationsart, das ist nicht Treiberabhängig sonder da kommts auf die Plazierung des Fühlers des Peltiers und der Grösse des zu Kühlenden Blockes (und vielem mehr) im Kopf an und nicht nur auf den Treiber.

@Leander, du sagst der Kopf hätte sofort nach dem einschalten wieder diese 220mW ... wie misst du das?? Ja wohl nicht mit nem Thermischen Messkopf? das wäre dann lange nicht sofort!

Wäre ja cool wenn dein Treiber die Physik im Kopf überlisten könnte...

Ich finde Deinen Treiber auch cool aber wie du schreibst gehts hier ums Allgemeine!

Erstaunlich finde ich: Die CNI Treiber sind grottenschlecht, im Showbetrieb ist davon aber mit richtiger Softwareeinstellung (Farbanpassung) nicht mehr viel zu sehen.
Oder hast Du ohne Softwareanpassung mit dem PicoDrive im Showbetrieb keine grünen oder magenta Strichenden mehr?

[adminoli]

@Leander, du sagst der Kopf hätte sofort nach dem einschalten wieder diese 220mW ... wie misst du das?? Ja wohl nicht mit nem Thermischen Messkopf? das wäre dann lange nicht sofort!

Hi,

ich war bei den Messungen anwesend und kann wirklich sagen, mit dem Messgerät das zur Verfügung stand, war das problemlos möglich. Kopf eingeschaltet, Anzeige sofort (evtl. ca. 200-400ms) und Leistung wieder voll da. Messgerät war auch kein Coherent mit dickem Messkopf, sondern ein deutlich hochwertigers Equipment das auf Nachfrage von mir, mit einem Preis jenseits der 3000 EUR angegeben wurde.

Gruß
Oliver

[floh]

Leander hatte das mit meinem Ophir gemessen. Gemäss Datenblatt hat das Ding eine Response-Time von 0,2s. Das mit dem "Sofort nach dem Einschalten" ist zwar nicht ganz korrekt aber doch schon nahe dran
Ich habe nochmals nachgeschaut, es hat nicht ganz 3000.- EUR gekostet, mit MwSt. und Versand war es aber doch schon gut 2500.- EUR.
Ich habe mich damals für dieses Gerät entschieden da es eine aktive Sensorfläche von genau 10x10mm hat. Für die Holographie ist das ziemlich optimal da es mir gleich µW/cm² ausgibt

Meter: Ophir VEGA (http://www.ophiropt.com/laser/pdf/index.php?item=vega)
Head: PD300-3W (http://www.ophiropt.com/laser/pdf/index ... m=PD300-3W)

[lucerne]

genau Guido bringts aufn Punkt mit der ÄNDERUNG der Modulationsart, das ist nicht Treiberabhängig sonder da kommts auf die Plazierung des Fühlers des Peltiers und der Grösse des zu Kühlenden Blockes (und vielem mehr) im Kopf an und nicht nur auf den Treiber.

Wenn ein Stromstoss durch die Pumpdiode gejagt wird, wird das erstmal durch die Masse des Kupfers geschluckt, auf dem die Pumpdiode montiert wurde. Über den eingebauten NTC ist sowas innert Kürze messbar. Ich habe es an meinem CNI gemessen: nach rund 7ms reagierte der PicoDrive auf die Stromänderung und regelt sofort aus. Mit einer vernünftigen Treiberstufe ist also einiges rauszuholen. Die orignalen CNI-Treiber reagieren meist erst nach 20sek-1min!! (Oder noch mehr)

@Leander, du sagst der Kopf hätte sofort nach dem einschalten wieder diese 220mW ... wie misst du das?? Ja wohl nicht mit nem Thermischen Messkopf? das wäre dann lange nicht sofort!

Ok, da haben wir beide etwas anderes unter "sofort" verstanden. Ich werde das bei uns im Labor nochmal mit einer entsprechend schnellen Photodiode (500MHz!!) messen. Auf dem Treffen vom Samstag war das schnellste verfügbare Messgerät jenes von floh.

Wäre ja cool wenn dein Treiber die Physik im Kopf überlisten könnte...

Hat mit Physik überlisten noch lange nichts zu tun. Ich hole raus, was möglich ist. Wie schon oben erwähnt, die CNI-Treiber sind soooowas von schlecht, da konnte ich noch einiges rausholen.

Erstaunlich finde ich: Die CNI Treiber sind grottenschlecht, im Showbetrieb ist davon aber mit richtiger Softwareeinstellung (Farbanpassung) nicht mehr viel zu sehen. Oder hast Du ohne Softwareanpassung mit dem PicoDrive im Showbetrieb keine grünen oder magenta Strichenden mehr?

Solche Erfahrungen habe ich nicht gemacht. Ich messe das Verhalten jeweils direkt am Oszi mittels oben erwähnter Photodiode.

Grus, Leander

[vakuum]

Ok, da haben wir beide etwas anderes unter "sofort" verstanden. Ich werde das bei uns im Labor nochmal mit einer entsprechend schnellen Photodiode (500MHz!!) messen. Auf dem Treffen vom Samstag war das schnellste verfügbare Messgerät jenes von floh.

Genau das würde mich interessieren ein Oszi Bild mit Eingangssignal und Sensor Signal drauf!
200ms ist doch nicht sofort im Showbereich...

@adminoli lool vergiss es, das kannst du von Aug nur durchs ablesen des Messgerätes nicht erkennen.... 1ms verzögerung ist schon viel schlechter als ne rote oder blaue Diode. Da kommts auch nicht auf die Qualität des Messgerätes an sondern auf dessen Technik und für was es ausgelegt ist.

Solche Erfahrungen habe ich nicht gemacht. Ich messe das Verhalten jeweils direkt am Oszi mittels oben erwähnter Photodiode.

Schlussentlich ist für die Showlaser nur der Showbetrieb interessant. Wäre cool wenn du da mal nen Versuch machst!

[tracky]

Habe irgendwie das Gefühl, das hier gerade wieder ein Projekt zerrissen wird. . .

[andythemechanic]

Wenn ein Stromstoss durch die Pumpdiode gejagt wird, wird das erstmal durch die Masse des Kupfers geschluckt, auf dem die Pumpdiode montiert wurde. Über den eingebauten NTC ist sowas innert Kürze messbar. Ich habe es an meinem CNI gemessen: nach rund 7ms reagierte der PicoDrive auf die Stromänderung und regelt sofort aus. Mit einer vernünftigen Treiberstufe ist also einiges rauszuholen. Die orignalen CNI-Treiber reagieren meist erst nach 20sek-1min!! (Oder noch mehr)

Hi,

hier würde mich mal ne Kurve interessieren. Z.B. die Sprungantwort der Temperatur bei Sprung von Minimalleistung auf Maximalleistung des Lasers. Du meinst mit 7ms ja nicht, das der Laser nach 7ms ausgeregelt ist oder?

Grüße
Andreas

[lucerne]

Hi,

hier würde mich mal ne Kurve interessieren. Z.B. die Sprungantwort der Temperatur bei Sprung von Minimalleistung auf Maximalleistung des Lasers. Du meinst mit 7ms ja nicht, das der Laser nach 7ms ausgeregelt ist oder?

Grüße
Andreas

Hallo Andreas

Hatte keine Zeit zu schreiben und Messungen zu machen, sorry. Mit meinem CNI Head dauerte es ca. 4-5 Sekunden, bis sich die Temperatur wieder vollständig eingependelt hatte. Die maximale Temperaturabweichung vom Sollwert war nie grösser als 0.2°C, gemessen bei maximalen Stromsprüngen, also sehr präzise. Die Junctiontemperatur lässt sich natürlich schwierig messen...

Aber wie ich schon sagte, darum gehts in diesem Thread hier gar nicht

Gruss, Leander

[VDX]

... ich habe das gleiche Problem bei meinem 50Watt-Faserlaser, der keinen separaten Modulationstreiber hat, aber mit einem Hack über den Pumpdiodenstrom doch noch moduliert werden kann.

Die Pumpdioden können laut Herstellerinfo mit bis zu 200MHz moduliert werden, die Anregung der Faser und Regelung des Systems ist aber so 'träge', daß ich mit dem bloßen Auge sehen, kann, daß nach einer längeren Auszeit die Leistung nach dem Einschalten deutlich höher ist und dann erst auf den eingestellten Nennwert herunterregelt!

Um das Teil doch noch sauber modulieren zu können, habe ich mir jetzt einen AOM organisiert (der hoffentlich bald kommt) ... damit ist die Leistungsregelung so gut, wie der Laser seinen CW-Output halten kann ...

Viktor