Frage zu IR-Laser und Optik

[byte666]

Hallo Leute

Evtl. könnt ihr mir bei einer Verständnissache weiterhelfen. Ich hab folgende Bauteile...

250mW 980nm IR Laserdiode 9mm
https://shop.strato.de/epages/61714203. ... ucts/98090
Aixiz Lasermodul Leergehäuse Punktoptik für 9mm Laserdioden
https://shop.strato.de/epages/61714203. ... /ai9mmlgeh

Das Teil lässt sich in der Nähe schön fokusieren und kann auf ein paar cm Entfernung schwarzes Isolierband ankokeln. Prinzipiell funtz alles. (Ja, ich weiß das Ding ist nicht ungefährlich) Mein Problem ist... wenn ich jetzt auf einen Abstand von 10m gehe kann ich den Punkt nur auf minimal 5-8cm einstellen. Ich brächte aber sowas wie nen Laserpointer bzw. in 50-100m Entfernung einen Punkt mit maximal 1-2cm Durchmesser. Natürlich hab ich auch schon ein wenig gegoogelt und ich komm immer auf den Begriff Kollimator. Ich glaub prinzipiell hab ich das wohl kapiert.. aber in der Praxis weis ich jetzt nich so recht wie ich das umsetzen soll. Brauche ich jetzt für das oben genannte Setup noch ne extra Linse oder is die da schon drin? Ich hab auch mal in den einschlägigen Shops gesucht aber nichts gefunden. Könnte mir jemand nen Denkanstoß geben?

Zur Sache an sich... evtl. kennt der eine oder andere das Projekt von Johnny Lee mit der WII-Remote.
=> http://johnnylee.net/projects/wii/
Er steuert hier mit einer IR-Diode die WII-Remote sprichwörtlich über einen Bildschirm oder Beamer (auf der Oberfläche) welche den Rechner wiederum steuert. Das ganze Konstrukt ergibt dann ein Lowcost Whiteboard. Einfach mal das zweite Video "Low-Cost Multi-point Interactive Whiteboards Using the Wiimote" angucken. Das Prinzip ist relativ simpel. In der WII-Remote ist ein Sensor/Kamera der IR-Quellen sieht und die Y/X-Positionen ausspuckt.

Ich möchte jetzt sowas ähnliches machen und mit so ner art IR-Laserpointer entsprechend eine WII-Remote ansteuern. Das ganze sollte auf eine Entfernung von 10-50m zuverlässig funktionieren.. ggf. währen 100m auch noch hilfreich. 5-7m geht noch relativ gut, danach wirds ungenau durch den matschigen Punkt.

Ich hoffe das war verständlich ausgedrückt. Falls mir jemand weiterhelfen könnte.. schon für ein paar Google Suchbegriffe währ ich dankbar

Danke & MFG, byte

[undineSpektrum]

Hallo byte666,

erstmal "hallo" und "herzlich willkommen" hier ... und den Versuch einer ersten Antwort auf Deinen ersten Thread hier. ( Kleiner Tip von mir zu Beginn : Denke mal an die Grundsätze und Regeln hier mit Profil ausfüllen / ggf. Vorstellung / Lesen von Ankündigungen ... ich denke Du wirst noch davon hören ... )
Ich schreibe das auch, weil Du hier ja schreibst, das Du zwar Fachkenntnisse in Elektronik hast und das Thema "Laser" gelegentlich gestreift hast ... und eine Frage stellst zu einer Anwendung von einer Laserdiode mit einer Ausgangsleistung von sage und schreibe 200 - 250 mW laut Datenblatt - das ist ein Laser der Schutzklasse 3B - und (Du schreibst ja dass Du es weißt ) das kann gefährlich sein ... ! Die Laserstrahlung Deiner Diode ist für das Auge nicht sichtbar- hier ist besondere Vorsicht am Platze! Achtung, Gefahr! Nie ohne Laserschutzbrille für diesen Wellenlängenbereich arbeiten! ( Nicht die Schutzbrille vom Schleifblock nehmen...!)

Zu Deinem Projekt :
Das Thema Sicherheit spielt hier zwar immer mit rein... weil sich die Frage stellt ob Du solche hohen Laserleistungen überhaupt brauchst ... tut´s dafür nicht auch eine Diode mit 10 oder 5 mW... ? In dem Video wird ja mit IR - LED´s gearbeitet... an einer Art "Katzenaugenfolie" reflektiert werden... diesen Reflex sieht die Kamera ... Einen für eine Kamera sichtbaren IR-Spot zu erzeugen ( auch in 50 m. Entfernung ) dafür brauchst Du keine Laserdiode mit 250 mW.... es genügen wenige Milliwatt und vielleicht schon eine gut kollimierte IR-LED... (aus "Nachtsichtgerät"... o.ä. )

Strahlbündelung:

Deine Frage zeigt, daß Dir noch Kenntnisse im Bereich der Optik und zum Aufbau von Laserdioden fehlen... also : eine Laserdiode ohne Kollimator sendet einen relativ breites, diffuses Lichtbüschel aus, seine Abmessungen sind in beiden Richtungen des Austrittsfensters oder der Austrittsfläche unterschiedlich.
Wenn Du den Strahl also auf einen kleinen Fleck bündeln möchtest, erhältst Du eher so etwas wie ein Rechteck oder eine Ellipse oder einen Strich... das ist Dein "matschiger Spot" ... um das zu Umgehen braucht es eine spezielle Linse - eine Anamorphoten. Der macht aus dem ungleichmäßigen Strahlprofil deiner Diode ein symmetrisches Strahlprofil.
Alternativ kannst Du auch eine optische Faser für die Erzeugung eines symmetrischen Profils benutzen und diese dann mit einer normalen Glaslinse
kollimieren / bündeln...
Die Gesetze der Optik bringen es allerdings mit sich, daß der Lichtfleck mit größerer Entfernung auch größer wird... und Du die Optik ggf. Nachstellen mußt. Zur Veränderung des Strahlquerschnittes und des Divergenzwinkels bieten sich kleine Teleskope an... Da Du dich ja selber noch informieren willst, hier einige Begriffe für die Strahlformung von Laserlicht und die Wirkung von Optiken... auf einige Begriffe bist Du ja schon gestoßen...

- Abbildungsgleichung / ABCD-Gesetz
- Gaußscher Strahl und Strahlparameter von Laserstrahlen
- Transformation der Strahlparameter eines Gaußstrahles
- Galilei-Teleskop und Kepler-Teleskop
- Laserdiode und Kollimator / Anamorphotische Verzerrung
- Datenblätter von Laserdioden in Bezug auf Strahleigenschaften

und Entsprechende Beiträge in unserem Forum zu diesen Themen in den Unterforen "Laserphysik und Optik" / "Festkörperlaser / Gaslaser" und auch unserem Forum "Lasersicherheit"(!). Lesen, Lesen, Lesen ... und vor allem Fragen stellen.( Frag´und es wird Tag !)
Und nochmal : Sei bitte als Anfänger mit Laserdioden hoher Ausgangsleistung ( also jenseits der 5 mW ) vorsichtig... ich denke andere, erfahrene Forenteilnehmer pflichten mir da bei ...

Hoffe konnte Dir vorerst mal weiterhelfen.

Grüße,

Undine

[byte666]

Danke erstmal für die schnelle und insbesondere ausführliche Antwort.

Die Laserstrahlung Deiner Diode ist für das Auge nicht sichtbar- hier ist besondere Vorsicht am Platze! Achtung, Gefahr! Nie ohne Laserschutzbrille für diesen Wellenlängenbereich arbeiten! ( Nicht die Schutzbrille vom Schleifblock nehmen...!)

Jap. Man erkennt halt nicht mal annähernd Reflektionen bzw. potientielle Reflektionsquellen. Das kann ziemlich Übel enden. Schutzbrille hab ich im Moment nicht, hab das Problem vorerst anders gelöst. Ich guck mir das Spielchen getrennt über eine Überwachungskamera an. So kann ich dann auch den Strahl gut sehen und einstellen.

Das Thema Sicherheit spielt hier zwar immer mit rein... weil sich die Frage stellt ob Du solche hohen Laserleistungen überhaupt brauchst ... tut´s dafür nicht auch eine Diode mit 10 oder 5 mW... ?

Jap. Ich rechne damit das wenn ich alles richtig mache nur ne Leistung ein gutes Stück unter 5mW bzw. "nur" handelsübliche "Laserpointer" Power brauchen würde. Die 250mW Diode hab ich mir nur besorgt weil ich schlicht keine andere im 980nm Bereich gefunden habe. Momentan funtkioniert das ganze auch nur mit voller Leistung weil der Strahl entsprechen auseinander geht. Das ist dann auch der Kern des ganzen, es soll ja später ohne Gefahr benutzt werden können. Ich hab auch noch Laserdioden aus Brennern... das sind wohl auch IR. Mit wesentlich weniger Leistung. Da fehlt mir halt noch die Optik.

.. erhältst Du eher so etwas wie ein Rechteck oder eine Ellipse oder einen Strich... das ist Dein "matschiger Spot" ...

Genau. Ich hab ne Ellipse.

um das zu Umgehen braucht es eine spezielle Linse - eine Anamorphoten. Der macht aus dem ungleichmäßigen Strahlprofil deiner Diode ein symmetrisches Strahlprofil.

Also hab ich in dem oben genannten Aixiz-Modul wohl nur ne normal Linse die einfach nur das Licht wie oben von dir beschrieben relativ unsauber bündelt, richtig? Es past zumindest Haargenau zu deiner Beschreibung. Ich glaub das habe ich "theoretisch" verstanden. Was mir noch Kopfzerberchen bereitet ist wie ich mein Problem relativ Pragmatisch bzw. Praktisch lösen kann. Woher bekommt man solche Linsen? Mir is gerade noch was anderen in die Hände gefallen. Ich meiner Grabbelkiste hab ich das hier gefunden.
=> http://www.pollin.de/shop/downloads/D860422D.PDF
Schlichtweg das innenleben einen einfachen Laserpointers. Das Teil macht mit der roten Led entsprechen den Spot den ich brauchen würde. Könnte ich jetzt einfach diese Diode gegen die IR-Brennerdiode austauschen? Sofern ich das Mechanisch rausbekomme?

- Abbildungsgleichung / ABCD-Gesetz
- Gaußscher Strahl und Strahlparameter von Laserstrahlen
- Transformation der Strahlparameter eines Gaußstrahles
- Galilei-Teleskop und Kepler-Teleskop
- Laserdiode und Kollimator / Anamorphotische Verzerrung
- Datenblätter von Laserdioden in Bezug auf Strahleigenschaften

Top. Hab mich momentan eh an meinen Elektronikthemen überlesen, brauch mal abwechslung.

Und nochmal : Sei bitte als Anfänger mit Laserdioden hoher Ausgangsleistung ( also jenseits der 5 mW ) vorsichtig... ich denke andere, erfahrene Forenteilnehmer pflichten mir da bei ...

Mach ich, versprochen Ich komm ja aus der Etechnik-Ecke... hatte früher oft mit hochgefährlichen Dingen zu tun und entsprechend Paranoid bin ich veranlagt.

Hoffe konnte Dir vorerst mal weiterhelfen.

Auf alle Fälle. Danke. Was halt mittlerweile wirklich schwierig geworden ist => das Suchen und Selektieren der Informationen. Im Netz gibts wirklich ALLES. Aber wenn man in ein Thema neu einsteigt is es extrem schwer geworden den "roten Faden" bzw. initiale Beiträge zu finden.

[VDX]

... ich würde für sowas auch keine Laserdiode nehmen, sondern eine IR-LED, bei der du mit einer passenden Optik das quadratische 'Abbild' des Kristalls als Fokus bekommst.

Ich habe sowas mit weißen und grünen LED's probiert, geht mit den NIR-LED's aber genausogut - um allerdings einen 2cm großen Fleck in 50m Entfernung hinzubekommen, bräuchstest du eine mindestens 50mm große Linse mit auch etwa 50mm Brennweite und ein LED-Gehäuse mit kleinem Abstrahlwinkel.

Alternativ zum kleinen Abstrahlwinkel kannst du auch das LED-Gehäuse mit einem 'über Mitte' schneidenden 1mm-Fräser (kein Bohrer!) von Vorne bis knapp über die Bond-Drähte 'anbohren' und dann ein Stück 1mm-PMMA-Lichtleiter reinkleben - das strahlt dann durch den Lichtleiter mit etwa 20° ab, was ziemlich gut zu bündeln geht ...

Viktor

[undineSpektrum]

Hallo byte666,
Hallo Viktor,

@ byte666 :

so wie ich das sehe würde ich mich mit Deinem Projekt an Deiner Stelle dem Ratschlag von Viktor anschließen - so wie ich das ja verstanden habe geht es hierbei um eine andere Bauart des im Video gezeigten Gerätes... die "Katzenaugenfolie" soll dabei durch den aktiv erzeugten Lichtfleck ersetzt werden - und dafür ist eine LED eigentlich wirklich besser geeignet als eine Laserdiode.

Das hat (aus meiner Sicht) zwei wesentliche Gründe :

- Du kommst mit einer Standardoptik aus und brauchst keine komplizierte Strahlformung
- Gefahren- und Sicherheitsaspekt bei der Verwendung einer Laserdiode

Zu erstem hat Viktor ja schon geschrieben was möglich ist... Probleme mit der Strahlungsleistung solltest Du bei den heute Standardmäßig verfügbaren LED´s keine bekommen... wie Du Die Optik berechnen kannst geht da sogar ganz einfach nach dem ABCD-Gesetz ( geometrische Optik / Abbildung des leuchtenden pn-Überganges im Kristall - ich wiederhole eigentlich Viktors Ausführungen )
Zudem ist die ganze Sache kostengünstiger ... eine Polycarbonat-Anamorphoten für eine Laserdiode ... ich wüßte nicht wo ich so etwas kostengünstig herbekommen sollte... Standardlinsen sind einfach(er), Du hast ja schon welche...

Zum Sicherheitsaspekt : Die Strahlung Deiner Diode ist infrarot - selbst wenn Du auf Leistungen im Bereich von 1 - 5 mW mit einer dann für die Laserdiode passenden Fokussierung kommen solltest - der Unterschied ist hier, daß die sonst übliche Laserklasse 2 im sichtbaren Bereich im IR nicht definiert ist -ist auch klar warum, denn hier fehlt der sog. Lidschlussreflex des menschlichen Auges... und das birgt Gefahren bei Anwendungen / Vorführungen und eventuell auch rechtliche Probleme - hängt halt davon ab was Du mit Deinem fertigen Gerät machen willst.
Deshalb nochmal mein Verweis in das Sicherheitsforum.

Wenn Du selber aber in die Lasertechnik mit diesem Projekt einsteigen willst - das vermute ich ja eher - und persönlich etwas über den Einsatz von (Dioden-) Lasern lernen möchtest meine ich zumindest dass das in Ordnung ist und möchte Dich auch ermuntern da weiter zu machen...
Dass Du dann einiges Lesen und Lernen musst gehört - und das weisst Du ja - auch dazu. Ich lese ja auch aus Deiner Antwort heraus, dass Deine Motivation da groß ist und ich denke wir unterstützen Dich gerne...
Aber : Denke immer zuerst an Deine eigene Sicherheit und lege Dir für Deine Strahlquelle zuallererst eine persönliche Schutzausrüstung - eine richtige Laserschutzbrille für den Wellenlängenbereich - zu. Das ist die Grundausrüstung für jede(n) bei Lasern jenseits der Schutzklasse 2.
Sicher - wenn Du schon mit elektrischem Strom (oder anderen gefährlichen Sachen) gearbeitet hast bist Du schon etwas vorgebildet - nur: Laserstrahlung höherer Leistung hat ihre besonderen Tücken insbesondere im IR (!) und die unterscheidet sich grundsätzlich vom elektrischen Strom ( der manchmal "seltsame Wege" nimmt ... Du kennst den Spruch bestimmt ... ) oder auch anderen Gefahren im Labor und in der Werkstatt.
Ich hoffe Du fühlst Dich nicht "geschulmeistert" von mir... oder dass Du meinst ich traue Dir nichts zu ... das währe nicht meine Absicht
ich weiß wie "lästig" ich solche Hinweise immer empfunden habe... ich ( und ich denke andere Teilnehmer hier auch ) wollen halt nur vermeiden, dass etwas schlimmes passiert...

Ach ja : Ich denke die Linse von dem Lasermodul könntest Du nehmen... wenn Deine Diode durch das Loch an der Rückseite passt. ( Sonst ggf. vorsichtig etwas "aufbohren" ... Du könntest den Strahl damit kollimieren bzw. bündeln.

@Viktor : Guter Tipp mit der LED für diese Anwendung - ist wesentlich einfacher ... wie immer: Du weißt halt was Du schreibst...

Grüße,

Undine