Partikelgeschwindigkeit messen

[Linse24]

@Viktor:
Vielen Dank übrigens.
Durch deine Beiträge hast du mich auf die Zielgerade gebracht.
Noch etwas:
Es ist ein Unterschied, gerade wenn es um kurze Pulse geht, ob man den Spannungsabfall am Shunt oder das Licht am Ausgang der Laserdiode misst.
Hier die Signalform über dem Shunt:

und hier an einer Fotodiode:

Wenn die Impulse kürzer werden, sieht es noch schlimmer aus.
Scheinbar sind Diodenlaser bei 20 µSekunden am Limit.
An der Fotodiode liegt es vermutlich nicht, die Fotodiode des Typs SFH203 hat eine Rise/Fall-Time von 5ns.

Eine Frage hätte ich aber noch:
Ich habe das Licht ja wie bekannt auf eine Fotodiode gerichtet und den Spannungsabfall während des Pulses am Vorwiderstand der Fotodiode abgenommen. (Hellschaltung)
Dabei habe ich darauf geachtet, dass die Fotodiode nicht in die Sättigung gerät.
Warum liegt bei unterschiedlich langen Pulszeiten der Spannungsabfall immer in der Gegend um 5 Volt, obwohl nach oben noch Luft wäre?
Das bedeutet doch, dass die Helligkeit immer gleich ist. oder?
Warum sehen dann längere Pulse für das Auge deutlich heller aus?
Wo liegt hier mein Denkfehler?

l.G.
Frank

[Weasel]

@Viktor:
Eine Frage hätte ich aber noch:
Warum sehen dann längere Pulse für das Auge deutlich heller aus?

Ich würde mal sagen durch die längere Belichtungszeit am (menschlichen) Objektiv.

Gruß Marc

[Linse24]

@Marc:
Das klingt soo logisch...
(will mir aber überhaupt nicht gefallen)
ich lasse es mal eine Weile auf mich einwirken...
l.G.
Frank

[VDX]

... die 'echte' Pulsform wird von mehreren Faktoren beeinflußt - du hast da evtl. noch eine kapazitive 'Verschleppung' beim Treiber, was die Anstiegs-/Abfallzeiten der Laserdiode in die Länge zieht.

Die Kurven unten habe ich mit einem relativ langsamen Treiber (100kHz bis max. 1MHz Bandbreite) für die Stromregelung aufgenommen, der 5 Mikrosekunden lange Puls ist im Kern aber gut zu erkennen ...

Mit den 10MHz-Treibern bekomme ich auch bei 500ns-Pulsen noch gute 'Reaktionszeiten' von der Laserdiode - hab' momentan nur keinen Sensor aufgebaut, der das schnell genug aufnehmen kann

Viktor

[Linse24]

... die 'echte' Pulsform wird von mehreren Faktoren beeinflußt - du hast da evtl. noch eine kapazitive 'Verschleppung' beim Treiber, was die Anstiegs-/Abfallzeiten der Laserdiode in die Länge zieht.

Die Kurven unten habe ich mit einem relativ langsamen Treiber (100kHz bis max. 1MHz Bandbreite) für die Stromregelung aufgenommen, der 5 Mikrosekunden lange Puls ist im Kern aber gut zu erkennen ...

Mit den 10MHz-Treibern bekomme ich auch bei 500ns-Pulsen noch gute 'Reaktionszeiten' von der Laserdiode - hab' momentan nur keinen Sensor aufgebaut, der das schnell genug aufnehmen kann

Viktor

@Viktor:
Es handelt sich um einen 2A SMD Laserdiodentreiber, welcher mit 200kHz Analog / TTL angegeben ist.
Die Diode ist über ein ca. 12 cm langes Kabel mit dem Treiber verbunden. Da würde ich kapazitive "Verschleppung" ausschließen.
Welche Kurven unten?
L.G.
Frank

[VDX]

Hi Frank,

ich meinte meinen Beitrag mit den 3 Oszi-Bildern drin - da ist die eigentliche Pulsbreite von 5µs in Relation zur 100µs langen Pause (bzw. 50µs zu 200µs Pause im letzten Bild) gut zu erkennen.

Wenn dein Lasertreiber nur mit 200kHz spezifiziert ist, dann kommt diese 'Verschleppung' vermutlich von den Filterkondesnatoren vor und nach dem OP, was die Schaltzeiten verlangsamt bzw. die Anstiegs-/Abfall-Flanken verlängert und abflacht.

Um die Schalt-Flanken steiler zu machen, verwende ich nach möglichkeit keine Kondensatoren in der Regelstrecke und verwende OP's mit >1MHz Reaktionsvermögen (LT1215 bis zu 20MHz) ... die von mir hierbei verwendete Testschaltung hat einen langsameren OP, so daß sie nicht wirklich optimal ist, bei meinen normalen Treibern habe ich trotz Strömen von bis zu 20A (bei den IR-Dioden) Anstiegs-/Abfall-Zeiten in der Größenordnung von 1µs oder darunter.

Viktor

[Linse24]

@Viktor:
Hast du einen schnelleren Treiber für mich oder kannst du mir eine Quelle nennen?
Ein Schaltplan würde zur Not auch gehen.
Ich würde dann einen Versuch mit zwei sehr kurzen Pulsen und einer längeren Pausenzeit dazwischen zu machen.
Dabei würde ich nach Mustern suchen und deren Abstände zueinander vermessen.
L.G.
Frank

PS:
Es gibt einen Blogbeitrag zu diesem Versuch:
Wer mag:
http://www.oberflaeche.com/blog/strahlm ... essen.html

[VDX]

Hi Frank,

da du keine allzuhohen Ströme hast, dürfte dir der 1MHz-Analogtreiber aus Sam's Laser-FAQ reichen - http://www.repairfaq.org/sam/laserdps.htm#dpsldd317

Mit dem pinkompatiblem LM338 statt dem LM317 kannst du den Strom auf bis zu 5A Puls bzw. 3A CW erhöhen.

Den Schaltplan von meinen Treibern gebe ich nicht raus, da ich den auch kommerziell verwende und er dir ohne den programmierten Arduino nicht soviel nützt ...

Viktor

[Linse24]

Hier gab es doch mal einen Thread zum Thema Treiber.
Da waren Schaltpläne drin und der war auch ein bisschen länger.
Ich finde ihn nicht mehr.

Ich will aber keinen Treiber selber bauen.
Dafür habe ich nicht die Zeit.
Am liebsten würde ich einen fertig kaufen.
Gibt es das hier im Forum?

L.G.
Frank

[VDX]

Hi Frank,

ich hatte dir ja schonmal ein komplettes Modul angeboten - nur den Treiber könnte ich dir auch privat verkaufen, das wären dann je nach Aufbauvariante 50€ bis 200€ als 'dummer Treiber' oder vorprogrammierte 'black box' mit Microcontroller und diversen Modus-Auswahlmöglichkeiten

Viktor

[Linse24]

Hallo Viktor
Wie sieht das dann aus?
Ist das ein richtiges PCB?
Hast du Fotos?
L.G.
Frank

[VDX]

Hi Frank,

hier siehst du einen von den 'intelligenten' Treiber-Prototypen im Gehäuse mit einer IR-Diode - http://laserfreak.net/forum/viewtopic.p ... en#p263721

Ich verwende den in der Größe bis 9A ... mit größeren Kühlköpern und/oder Puls-Ansteuerung mit langen Pausen bis über 20A ...

Viktor

[quantenmagier]

Interessantes Thema, ich habe mich bisher eher mit Nachtaufnahmen beschäftigt, aber High-Speed Aufnahmen mit Laserpulsen könnte ich durchaus auch mal probieren.

Zu der Lichtfarbe würde ich gerne noch anmerken, daß Grünes Laserlicht für eine Fotokamera wohl am besten geeignet sein dürfte, da Kameras das Farbempfinden des menschlichen Auges nachbilden und das Auge hat sein Empfindlichkeitsmaximum bei Grünem Licht, in einer Fotokamera wird das über die Bayer-Matrix gemacht, also der Kamerasensor hat meist einen Farbfilter der aus lauter 2x2-Pixeln besteht die 1x Rot, 1x Blau und 2x Grün eingefärbt sind. Grünes Licht wird also von Kameras am besten wahrgenommen.
Deswegen ist man in der Animationstechnik auch vom Bluescreen zum Greenscreen übergegangen.

Für blaues Licht würde dagegen die Wellenlänge sprechen, wenn man extreme Makros macht bei denen es auf 200nm ankommt wäre blaues Licht vermutlich auch eine Option, aber solche Aufnahmen wird man dann vermutlich eh mit Spezialsensoren ohne Bayer-Matrix machen und nicht mit einer gewöhnlichen Foto-Kamera die für blaues Licht nur die halbe Pixeldichte gegenüber grünem Licht hat.

LG
QM

[VDX]

... für Video-Mikroskope habe ich meist SW-Kameras mit 'weißen' LED's verwendet, weil da ein hoher Blau-Anteil abgestrahlt wird ... blaue LED's (oder auch rote, wie in der Industrie üblich) waren mir viel zu irritierend

Ansonsten bei kleinen Farb-Kameras die IR-Filter entfernt und ebenfalls 'weiße' LED's mit Weißabgleich verwendet, obwohl das nicht ganz so gut paßt wie Halogenlampen ...

Viktor

[Dr. Burne]

Nur sind grüne Laser mind 20 mal so teuer wie blaue Laser im Bereich über ein Watt

3W Blau kosten ganz billig kaum 35€
700mW Grün kosten schon 250€

[Death]

Zu Hülf

Viktor hatte mich auf diesen thread aufmerksam gemacht, weil ich ihn gefragt habe, wie man Laserimpulse messen kann.

Also habe ich mich hier eingelesen, die Photodiode SFH203 T1 3/4 OSR bestellt, die Hellschaltung von oben nachgebastelt und leider kann ich das Ergebniss der Fotos nicht mit meinen vergleichen.

Erst mal ist alles sehr verrauscht auf meinem Oszi.

Eventuell habe ich auch den falschen Ansatz, bin mir aber nicht sicher.


Es geht um folgendes, was ich gerne messen möchte :

Bei meinem Spectron Laser gehe ich hin und koppel einen roten Laserpointer ganz am ende der Story ein ( ich leuchte durch den 100% Spiegel durch, dann durch den YAG Stab, durch den Q-Switch hindurch und dann durch den Auskoppelspiegel )

Die Wirkung des Q-Switches sehe ich auf einer Projektionsfläche weiter entfernt.

Nun möchte ich die Frequenz messen mit dem Oszi.

Die Minimalste Einstellung von dem Externen Q-Switchtreiber ist auf Stellung 10kHz ( 100 kHz ist die zweite Wahlmöglichkeit des Wahlschalters ), der Drehpoti steht auf 0.

Jetzt habe ich die Fotodiode auf einen der Punkte, die projeziert werden, eingenordet. Ich sehe ein fürchterliches Rauschen und kann die Funktion der Diode wirklich nur erahnen.

Die Diode ist eingelassen in so einem Diodengehäuse aus Plaste und befestigt an einer "Dritten Hand" und guggt auf einen der projezierten Punkte

Das Oszi zeigt mir auch Nachvollziehbare Frequenz an.


Ich zeig euch mal, was ich für eine projektion habe und ob das überhaupt so klappt, wie ich mir das vorstelle

Wär super, wenn ihr mir ein paar tipps geben könnt

[Death]

Berichtigung :

Das Oszi zeigt mir auch KEINE Nachvollziehbare Frequenz an.

[VDX]

... hmmm ... ein AOM macht eigentlich nichts anderes, als die Richtung eines hindurchleuchtenden Strahls minimal zu "verbiegen" -- der austretende Strahl wird dann entweder in die "Zielrichtung" abgelenkt, oder läuft auf ein Target aus.

Ich denke mal, die Winkeländerung beträgt nur ein paar Grad und ist vermutlich auch noch abhängig von der Wellenlänge.

Möglicherweise ist die Ablenkung fürs rote Licht (652nm?) viel kleiner, als die für die 1064nm, also kaum zu sehen?

Viktor

[Death]

Hhmmm... Weiß ich nicht genau, bin mir jetzt aber auch nicht sicher.

Die Funktion des Pointers und des Q-Switches habe ich ja vom SwissRocketMan kopiert.

Und jetzt denke ich mal nicht, das der das umsonst dokumentiert hat. Vor allen Dingen, aber so weit bin ich noch nicht, hat er ja auch die Stufung der roten Punkte dokumentiert mit diffraction orders.

Das Video dazu ist hier :

https://www.youtube.com/watch?v=28W34_ikGqQ

Bei Minute 0.50 sieht man, was ich meine

Aber sagen wir jetzt mal, du hast recht..... dann müsste ich doch trotzdem eine frequenz messen können, oder glaubst du, das ist ein rein optischer Effekt, also eine Vervielfachung ( Spiegelung / Doppelung ) des Laserpunktes ohne Frequenzverhalten

[Death]

Würde aber erklären, warum ich kein Impulsverhalten sehe auf dem Oszi, sondern nur einen Spitzenausschlag


Hhmmm... da hab ich ja morgen was zu experimentieren

[VDX]

... was du zumindest sehen müßtest - wenn ein Spot ohne Anregung perfekt rund ausschaut, sollte er mit Anregung etwas oval werden

Viktor

[Death]

Oha... ein sehr guter Tipp

Danke

[Death]

Übrigens habe ich diesen Test am Montag erst mit einem grünen 2mW Laserpointer probiert.

Beim justieren des pointers habe ich dann gemerkt ( ohne Anregung des Q-Switches ), das an dem Übergabepunkt zum Galvokopf kaum das grüne Licht ankommt. 2mW Grün kommt Wahnsinnig schlecht durch den YAG-Stab ... 40 Euro für noppes

[VDX]

... hmmm ... wenn Grün (532nm) absorbiert wird, dann kann man das evtl. auch zum "Pumpen" verwenden?

Nur hat's da leider noch keine ausreichend starken Laserdioden -- ganz anders, als bei 808nm

Viktor

[Death]

Mir geht´s ja um was anderes ...

Ich hab ja den externen Q-Switch Treiber. Der hat einen Sub-D 25pol und ich hab eine grobe Pinbelegungsbeschreibung.

Die interne Q-Switchregelung funktioniert wunderbar, ich kann damit rumspielen und die unterschiedlichen Frequenzen sehe ich auch auf dem Testmaterial, wenn ich den Laser aktiviere. Man hört und man sieht es Super Musik

Auch eloxiertes Alu hab ich schon händisch blank geputzt mit verschiedenen Frequenzen

Jetzt möchte ich den Q-Switch aber per Remote ansteuern und den 25pol Stecker nutzen.

Nun möchte ich das ganz gerne "trocken" üben und testen. Und da hab ich gedacht, ich könnte einen Pointer benutzen um die Funktion des externen Anschaltens des Switches zu testen. Da war ich wohl auf dem Holzweg.

Leider bin ich mit der HF-Technik absolut nicht vertraut und mir fehlt der Wink mit dem Zaunpfahl, wie ich die HF-Signale messen kann.

Ich denke mal, es ist nicht nur der Wink sondern auch die Ausrüstung die mir dafür fehlt.

Der Aufwand mit scharfen Laser zu testen ist nun mal unkomfortabeler ( Schutzbrille und so ) als eine Trockenübung, allerdings denke ich mal, ich komm nicht drum rum

Wollte mir die Experimentierphase einfach nur einfacher machen um auch gleichzeitig einen Q-Switch zu testen