Diffraction d'un laser haute puissance

[comode33]

Bonjour a la communauté !

J'ai mis la main sur une "diode" laser de 300w partiellement défectueuse. Il s'agit d'un module provenant d'un décapeur laser, contenant une vingtaine de diodes dont les faisceaux sont combinés à la sortie dans une fibre optique. 2 diodes sont HS mais le reste fonctionne.
Il s'agit probablement d'un laser de 800-900nm normalement capable de sortir 300w. J'ai en sortie quelques millimètres de fibres optiques d'où sort un assez puissant rayon laser capable de percer du métal... Mais sur un point bien trop large pour le monter sur mon routeur CNC et découper proprement de la tôle fine.
Je souhaiterais donc focuser ce rayon.
Seulement voilà, le rayon sortant étant un point d'un demi millimètre de diamètre, je pense que je vais brûler ma lentille, que ça soit en convergence comme en divergence.
L'idée pour moi serait de diffracter le rayon pour "le rendre plus froid", le faire passer par un système de lentille et le faire converger un peu plus loin... Mais comment ne pas cramer ma 1er lentille de diffraction ? Un mirroir ?

Quelle serait la bonne stratégie ?

En vous remerciant

[blackbird]

Salut,

Des bonnes lentilles (en verre, pas en plastique !chez Thorlabs ou autres) avec un traitement antireflet à 980 nm (qui doit être la longueur d'onde de tes diodes) supporteront cette puissance laser !
Par contre, attention à la sortie de fibre: c'est elle qui va cramer si une poussière passe par là !

A+

BlackBird

[blackbird]

Salut,

Petite rectification: les diodes de pompe sont à 976 nm mais le laser lui même (qui est aussi une fibre ...) va émettre autour de 1064 nm ... où tu va trouver un choix de lentilles et de miroirs gigantesque !
Mais cela ne résoud pas le problème du faisceau en sortie de fibre, surtout si elle a été coupée !

A+

BlkBrd

[VDX]

... j'ai aussi de tels modules à diodes de pompage 975nm, fabriqués à partir de lasers à fibre optique Milti-kW, avec des puissances de 135W à 360W.

Tu peux dévisser le boîtier et enlever la focalisation interne (si nécessaire, percer le boîtier à l'avant, là où sort la fibre, d'environ 10-12mm - j'en ai aussi avec un découplage externe, je n'ai pas besoin de les percer) -- il en sort alors à l'avant un faisceau à peu près « parallèle » d'environ 5x5mm de diamètre/taille ... tu peux tout à fait le laisser fonctionner ainsi jusqu'à 1m, mais je mets typiquement devant une lentille de focalisation avec une distance focale de 50mm et un revêtement AR pour le NIR (700nm à 1500nm).

Viktor

[comode33]

Merci pour ces réponses. Je vois sur internet les lentilles endommagées des têtes de découpe laser, avec un "trou" dedans. Je me dis donc que si je bricole mon focus maison sans refroidissement a eau, ça va vite me coûter cher en lentilles...

Enlever la focalisation interne semble en effet une bonne idée ! Ça va obliger à déporter le laser et son refroidissement sur le chariot du routeur... mais ça sera sûrement moins pire que d'adapter un truc non refroidi sur une sortie de fibre cassée.

Je vais commander les lentilles et tenter ça.

Encore merci a vous.

[comode33]

ah, et en retrouvant ce qui semble être la fiche du laser sur internet, ça serait du 915nm...

[VDX]

... prends une photo ... les miens sont 9975nm:

[comode33]

je suis en déplacement, je fais ça à mon retour !

[VDX]

les miens sont 9975nm:

... uuupps -- je voulais dire 975nm

Viktor

[blackbird]

Salut,

Ce qu'il faut éviter à tout prix c'est la poussière! Sinon ça absorbe, ça chauffe et ça fait un trou ! Flux d'air ...

A+

BlckBrd

[comode33]

Voici la photo de la bête avec sa fibre.
Celui la, je ne l'ai pas encore testé moi meme parce que je n'ai pas reçu les lunettes de protection adaptées à cette longueur d'onde.

[VDX]

... tu devrais faire attention à la fibre !

Sur ta photo, juste après la gaine de protection blanche de la sortie, on voit que le rayon de courbure de la fibre est beaucoup trop petit ... presque un coude ...

A pleine puissance, il est presque certain que ça va griller !

Viktor

[blackbird]

Salut,

Ah, j'ai vu ce genre de diode laser sur ebay pour pas cher, je me demandais si c'était bien ...
Tu connais le diamètre de la fibre ? 200 µm ?
A ta place, je ferais monter un connecteur (genre SMA) sur la fibre ... ça serait plus stable.

A+

BlckBrd

[VDX]

... comme la fibre (de 0,2 mm) de mes diodes était de toute façon déjà coupée, j'ai simplement démonté le raccord de la fibre et la lentille de focalisation interne et je focalise le faisceau sortant en parallèle à l'extérieur.

Le module de diodes est relativement lourd - encore plus lourd avec une boîte de refroidissement à eau - donc plutôt pour une installation CNC stable pour déplacer le module de diodes -- ou, fixer la diode et déplacer la pièce à laser ...

Viktor

[comode33]

La suite va attendre un peu :p
Pas de bonnes lunettes, pas de test. J'ai des soucis d'alim également, et je n'ai plus de quoi l'alimenter plein pot pour le moment (ça mange quand même du 20A a 30V).

Dès que je suis re-equipé, je test, je vois si la fibre brûle, et je vous fait un retour sur ce que ça donne !

[comode33]

Après avoir reçu de vrais lunettes de protection et une nouvelle alim, quelques news.
J'ai mesuré le diamètre de la fibre à 100um. j'avais aussi commandé un cliver de fibre, apparament inadapté pour cette taille.
Du coup, dès que je commence a mettre un peu de jus, l'extrémité de la fibre s'enflamme et a la flame remonte le long de la fibre. Le phénomène s'observe dès 24V et 1A, soit 24W consommé (ce qui doit correspondre à une dizaine de W de puissance optique).
Il me paraît donc clair que je vais devoir faire complètement sauter la fibre, enlever l'embout et fabriquer mon propre système de focus.
Adapter un SMA, ça me paraît tout à fait hors de mes compétences.
Bref, tout va être plus compliqué que je ne le pensais.
Je reste preneur d'info / tips / idée pour exploiter ce genre de laser.

[VDX]

... la fibre devrait supporter sans problème 10W ou même 30W de puissance maximale à partir de 0.1mm (typiquement 105µm) - il faut juste qu'il n'y ait pas de saleté ou de peluche sur l'extrémité.

Avant d'avoir un vrai cleaver, j'ai entaillé la fibre avec une lame très tranchante, je l'ai cassée et j'ai testé avec peu de puissance si le faisceau de sortie produisait une tache « ronde » ou des « éclats » sur le bord - puis je n'ai pas cassé.

Sans autre traitement ultérieur, j'ai pu ainsi focaliser à nouveau 25 watts à travers une lentille sur environ 0,1 mm.

J'ai extrait une telle « lame tranchante » (plus tranchante que les lames de rasoir normales) des têtes de rasoir Gilette par exemple - elles ont alors 3 ou 5 lames super fines à l'intérieur ... collées sur un cure-dent en guise de « poignée », pour pouvoir mieux les manipuler ...

Viktor

[blackbird]

Salut,

Il te reste un peu de longueur de fibre ou bien c'est déjà tout cramé ?
C'est pour ça que je te disais de faire poser un connecteur par une société spécialisée pour qu'ils vérifient qu'il ne reste pas de colle et que le polissage est nickel.
Vu les watts, il faudrait un SMA de puissance.
Comme le dit VDX, le fait de retirer la fibre rend le sytème plus difficile à manipuler car le refroidissement est important et que tu es en faisceau libre donc avec des miroirs ...
Les lasers à fibre sont équipés d'un isolateur optique en sortie qui évite les retours, les réflexions dans le laser de la pièce, quand tu soude par exemple ... les diodes seules n'en ont pas !
N'hésite pas à mettre des photos, on aime bien !

A+

BlckBrd

[comode33]

Il me reste encore un peu de longueur de fibre, mais je vis sur une petite île des Antilles où je peux toujours courir pour trouver quelqu'un qui puisse poser un connecteur à mon laser.

J'essayerai de faire des images des que j'aurais 10 minutes a moi.

[blackbird]

Ah, je comprends !
Même ici en métropole, les sociétés qui font ça ferment boutique, il ne m'en reste qu'une à prix abordables ...
Le montage en faisceau libre sera donc le plus simple pour toi.
Bon courage!

A+

Fab

[djalex1664]

hâte de voir la suite

[doctoritchy]

je suis aussi le projet

j'ai un projet a base d'une diode 250watt (que blackbird connais bien aussi ^^)

tu pourrais aussi posé un connecteur SMA905 ou équivalent en sortie diode , mais il faudrais perce les fixation et ajusté la fibre a fleur du connecteur , afin que la fibre du cable en SMA soit contre et bien alignée ! et polissage du toron de fibre venant des diodes !

ça peu se faire en diy , mais il faudras bricolé un système pour fixé l'ensemble fermement , sur un disque en alu avec de la pate a rodé ou carrément un disque d’affûtage diamant ( un vrais hein pas les truc dremel ou autre bidule du brico ! ) faire ça sous eau ! et que la fibre soit parfaitement // au disque ! , j'avais un projet du style baser sur un vieux HDD (un tres tres gros hdd ) quelque guidage X/Y optique provenant d'un atelier d'horlogerie

mais c'est beaucoup de boulot pour peu être pas de résultat , mais c'est une idée

après tu prend une fibre 600µm pour ta longueurs d'onde , capable de tenir les watts et munie de sa gaine en acier "ressort" et tu collimate en sortie de fibre , vers ton application !

[VDX]

Bonjour !

j'ai aussi commencé à utiliser une des diodes 200W de Dilas avec les bouts de fibres de 0,2mm qui sont parfois fournis avec les connecteurs FSMA et qui mesurent jusqu'à environ 30cm de long - j'ai poli les bouts, les ai collés dans une ferrule et ai essayé de voir quelle puissance je pouvais obtenir à travers eux.

Après que les extrémités des fibres aient grillé plusieurs fois à plus de 100 watts de puissance de sortie, je n'ai plus utilisé les fibres et j'ai simplement laissé le faisceau parallèle non focalisé sortir du boîtier de la diode et je l'ai focalisé en externe avec une lentille - j'obtiens ainsi un spot de 0,2 mm de diamètre avec une lentille FL de 50 mm.

Pour les diodes qui n'ont pas de fenêtre de protection interne avec un module enfichable extractible, je perce simplement le boîtier et j'y insère une douille en laiton avec une lentille de focalisation.

En attendant, j'ai ces diodes de 360W de puissance, que j'ai déjà montré où je perce le boîtier.


Voici une photo d'une autre diode 270 W « améliorée » de la sorte, avec une lentille de focalisation externe :

270W-IR-Diode.jpg

Viktor

[doctoritchy]

jusque a quel grain avez vous poli les fibre ?

sur une fibre "haute puissance" il faut polir au moins au grain 20 000 , puis polir a la pâte a polir fine ! la machine que je voulais faire était pour une fibre "laser argon" de 1watt , mais pour polir plus finement il suffisait de changer le média de polissage et le support ! , en verre trempé et poli par exemple avec la méthode des 3 plaque et Beaucoup de patience (comme les miroir de télescope avant le dépôt de l'argent ou autre matière réfléchissante ! )

puis après il faut nettoyer avec soin la fibre , la moindre micro particule brûleras , cela peu être le dépôt de la pâte a polir ou une particule de fibre qui se balade !

j’envisageais aussi l'achat d'une tête de 300 et des watt voir plus similaire au votre mais avec une fibre complète jusque au connecteur , afin justement de ne pas devoir repolir tout ça et que la fibre ne parte en fumée

si j'ai un peu de temps , et que je trouve un peu de finance , j'attaque le 250watt et la fabrication de la cavité passive 1064nm et je partagerais sur le forum

[VDX]

... j'ai acheté un kit de polissage avec des grains de 3000 à 12.000, mais je n'ai pas eu l'envie/le temps d'aller jusqu'au bout ... c'était juste pour essayer et éventuellement monter un plateau de polissage « automatique » un jour.

J'ai eu beaucoup plus de facilité avec la mise au point des lentilles, donc j'en suis resté là.

Viktor

[doctoritchy]

ha oki

ce qui explique que cela brule a partir d'une 100ene de watt !

si vous avez le temps , retenté en polissant plus finement et en nettoyant bien le bout de la fibre apres polissage

(peu etre bac a ultrason ? a voir si la fréquence ne va pas causé de micro fracture dans la fibre en verre ! )

[VDX]

... j'ai reçu avec les modules à diodes quelques bouts de fibres coupés avec le connecteur FSMA - aucun ne fait plus de 50cm de long, je ne peux donc les utiliser que sous certaines conditions ... donc ce n'était pas un problème si elles brûlaient pendant les essais.

Ces bouts de fibres ont un diamètre de 0.2mm, ce que je peux à peine refocaliser sur un spot de moins de 0.3mm de diamètre, même avec une terminaison suffisante.

En focalisant directement avec une lentille FL de 50 mm, j'obtiens un spot d'un diamètre légèrement inférieur à 0,2 mm... Si j'utilise un meilleur système de lentilles, je peux éventuellement atteindre 0,15 mm, ce qui représente une densité d'énergie 4 fois supérieure à celle d'un spot de 0,3 mm - donc « comparable » à une diode laser 4 fois plus puissante.

Une autre méthode qui me permettrait d'utiliser les morceaux de fibres serait de combiner 2 diodes ou plus avec les extrémités des fibres en un faisceau et de les focaliser par une plus grande sur un spot commun -- j'obtiendrais ainsi un « spot combiné » d'environ/de moins de 0.3mm, mais la puissance additionnée de toutes les diodes utilisées ... donc environ 700 watts avec 2 diodes de 360W ... ou plus si j'en utilise plus (j'ai 2x 360W, environ 10x 310W ... et puis encore quelques-unes avec 260W, 210W et encore 9x 135W)

Viktor

[doctoritchy]

oui c'est une idée de combiné via la fibre

perso si je doit combiné je préfère attaqué un yag avec du multidiode , avec 1064nm en sortie , y a des perte certes mais ça me semble plus efficient a 1064nm , pour de la découpe ou gravure


reste a expérimenté tout ça

[VDX]

... à propos de "combiner des fibres", j'ai un module rouge de 652 nm dans lequel 61 diodes laser rouges de 400 nmW sont regroupées en un faisceau de fibres d'environ 0,6 mm de diamètre:

652nm_20W - Modul.png

652nm_20W - Modul2.png

[doctoritchy]

24watt de 652nm , wow sympa !


, bcp de possibilité de couplage , yapluka ^^