Bündelung rote Laserdiode

[master_of_desaster]

Hallo Freaks,
trotz der Hochspannung hier im Board eine möglicherweise dumme Frage eines Nicht-Anfängers....

Folgendes Problem:
Ich habe mir aus einer roten Diode plus giftgrünem Dpss eine kleine RYG Anlage aufgebaut, um nicht immer diesen riesenschweren Gaslaserkasten für jede Kleinigkeit herumschleppen zu müssen....(Laseropa mit kaputtem Kreuz halt...)

Im Prinzip funktioniert die Sache bestens.......aber:
Die rote Diode (HB 50mW 650nm) kann (muss) ja fokussiert werden. Damit in x-Meter Entfernung so etwas ähnliches wie ein Punkt ankommt, ist der Strahl innerhalb des Gehäuses dick wie ein Bleistift. Durch das Dichro passt es noch so halbwegs - richtigen Ärger gibts am Scanner (CT), da die Häfte des Lichts an den Spiegeln vorbeirauscht und eine gemütliche aber sinnlose Scannerbeleuchtung abgibt.
Die Einkopplung des grünen Strahls sieht dadurch völlig bscheuert aus, funktioniert aber ......

Nun die Frage: Kann man, und wenn ja womit genau, den Strahl der Diode so bündeln, dass er ab der Linse bis in einige Meter Entfernung eine halbwegs gescheite Divergenz aufweist - ohne aber direkt bleistiftdick zu sein ??

Sollte die Frage schon x-mal beantwortet worden sein, entschuldige ich mich sicherheitshalber mal im voraus.....

Grüsse an Alle
Master_Of_Desaster

[tracky]

Hi, das ist keine dumme Frage. Also ich habe bei ML eine rote Diode geordert mit analog Blanking ( woran sie noch tüfteln, daher ist sie noch nicht da ) und die haben es mit einer Fokussieroptik realisiert. Eine Optik fest hinter der Diode, die Andere ist verstellbar. Daher kann man den Strahl im Durchmesser und Divergenz "formen" ( Aussage ML ) In der Praxis habe ich es noch nicht gesehen, allerdings haben sie mir eine Durchmesser von 1,2- 1,5mm versprochen. Das sollte vom Strahlprofil her reichen, um rot/grün sauber zu mischen und auf die Spiegel zu bringen. Bei HB gibt es Deine Diode auch mit Optik, kostet allerdings etwas mehr. Vielleicht solltest Du mal die Jungs fragen, ob es nicht möglich wäre eine Fokussieroptik nachzurüsten, dann wäre Dein Problen beseitigt.

[turntabledj]

@Tracky (sorry etwas off...)
Stell Dich mal auf ne lange Wartezeit ein.
Vor zwei Jahren hatte ich bei denen auf der ProLigt nen VDM35 bestellt, oder wie der heißt. Lieferzeit 14Tage.
Nach nem halben Jahr wartezeit hab ich die Besellung dann letztendlich storniert...

Gruß
Achim

[master_of_desaster]

@Tracky

Danke für die Info. Mhhh...vielleicht sollte ich HB mal ein wenig ärgern......
Ich habe schon mal meinen "Schrottlinsenvorrat" ausprobiert.......aber ist nicht wirklich gut, was dabei herauskommt.

Gruß
Master_Of_Desaster

[yagbuster]

Strahlparameterprodukt ist die Antwort auf Deine Frage!!!

Das Strahlparameterprodukt eines Laserstrahls bleibt immer konstant! Was bedeutet das:
Also, das Strahlparameterprodukt ist das Produkt aus Divergenzwinkel und Strahltaillendurchmesser!
Egal welches optische Linsensystem Du benutzt, dieses Produkt bleibt immer konstant, d.h. das SPP (Strahlparameterprodukt) vor der Linse ist gleich dem hinter der Linse.
Bsp.:

Dein Laser hat vor der Linse einen Strahltaillendurchmesser d1=5mm und einen Divergenzwinkel theta1=0.5 mrad, dann ist Dein SPP1 = 5mm x 0.5 mrad = 2.5 mm x mrad! Jetzt schickst Du Deinen Starhl durch eine Linse mit der Brennweite f. Den neuen Durchmesser d2 kann man mittels geometrischer Optik einigermassen genau bestimmen (für die genaue Berechnung brauchst Du den Gaußformalismus, würde hier aber zu lang werden). Angenommen, Du möchtest Deinen Strahl fokussieren auf d2 = 1mm, dann wird Dein Divergenzwinkel theta2 = 2.5 mrad betragen, denn es muß ja SPP1=SPP2=2.5 mm x mrad betragen!!!

Also, je kleiner der Durchmesser desto größer die Divergenz !!!
Du kannst Dir nun überlegen, wie Du Deine Linsen positionierst! I.a. ist es am einfachsten erst den Strahl aufzuweiten (grosser Durchmesser) und dann zu fokussieren!!!

[winsux]

ich hab mir einen roten diodenlaser von ML gekauft und mich am anfang auch geschreckt - bis ich gesehn hab, dass man die optik selbst noch einstelln muss - vorher wars auch ein dicker strich - jetzt isses ein kleines rotes punktchen <img src="/images/graemlins/blush.gif" alt="" />)

[thomas]

Hallo Master,

eigentlich sollten die HB-Module noch im Rahmen des machbaren liegen.
Ich hatte auch ein 50mW Modul mit normaler Optik vorne dran. Der Strahl war zwar mit 3x4mm nicht das Perfekte, er ließ sich aber gut auf Divergenz oder Fokus einstellen. Der Scanner hatte keine Probleme.

Mit meinem neuen Doppelmodul, Typ 100mW, wird es schon etwas schwieriger. Der Strahl ist knapp >4mm, müßte aber gerade noch gehen.

Gruß Thomas.

[master_of_desaster]

Hi Ihr,

erst mal vielen Dank für alle Antworten..

Im Prinzip kann man ja damit leben, dass der Strahl am Anfang recht dick ist. Die Optik ist so eingestellt, dass in etwa 5-6 Entfernung ein schönes Pünktchen sichtbar ist.

Was mich eben stört, ist, dass bei einer Änderung der Projektionsentfernung sich auch die Punktgröße ändert. Und das ein Teil des wertvollen roten Lichtes an den CT Scannern vorbeigeht.

Hinzu kommt noch ein Problemchen......da es sich um ein RYG System handelt, ändert sich auch bei unterschiedlicher Entfernung die Deckung von Rot und Grün. Das mag aber eventuell an meinem nicht ganz geglückten Aufbau liegen .........)

Also - ich werde noch mal ein wenig herumexperimentieren, ob sich der rote Strahl nicht an der Diode etwas besser kollimieren lässt.

Viele Grüsse
Ludwig
Master_of_Desaster

[winsux]

so wie du as schilderst ist er (meiner meinung nach) falsch eingestellt

du sagst, am anfang (aus der diode) ist er dick - nach 6m ist er ein punkt - logischerweise geht er dann wieder auseinander - nach 12m ist er dann wieder geleichdick wie am anfang... und nach 18m doppelt so dick...

weist was ich mich?.. die optik sollte man so einstelln, dass der strahl über die ganze länge eine konstante dicke hat - das macht den laser ja aus <img src="/images/graemlins/wink.gif" alt="" />

leider ist er dann eben 1-2mm dick.. aber was solls.. besser als wenn er bei deiner show dann einen 2cm fetten schwachen punkt bildet..

[master_of_desaster]

@winsux

"weist was ich mich?.. "

?? Nö, weiss nicht ........ was willst Du mir sagen ??

"die optik sollte man so einstelln, dass der strahl über die ganze länge eine konstante dicke hat - das macht den laser ja aus "

Ja,ja...verstehe schon......aber das ist ja das Problem.
Hinter der Laserdiode gibt es eine Kollimierungslinse, die im Prinzip die Aufgabe hat, den recht
divergenten und ziemlich rechteckigen Ausgangsstrahl der Laserdiode zu bündeln. Da sich aber in dem Modul nur eine Linse befindet, kann man den Strahl nur an einem Entfernungspunkt zum Punkt bündeln.

Daher benötigt man eigentlich mindestens eine weiter Linse. Wie oben schon beschrieben, gibt es aber nur einen Kompromiss, wie der Ausgangsstrahl hinter dem Linsensystem aussieht. Entweder relativ dick
mit geringer Divergenz, oder relativ dünn mit höherer Divergenz.

Schön wäre, wenn man das Strahlprofil dem DPSS annähern könnte.
So, und nun finde man mal eine passende Optik.......


Hoffe, das halbwegs richtig erklärt zu haben....

Viele Grüsse
Ludwig
Master_of_Desaster

[jojo]

Es gibt kein Linsensystem, welches einen vernünftigen Strahl aus einer LD erzeugt.
Neben der Divergenz ist das Hauptproblem das unterschiedliche Abstrahlverhalten in den 2 Hauptrichtungen. Das kann eigentlich nur mittels einer Strahlkorrektur in einer Achse erfolgen. Dazu werden entweder anamorphotische Prismen, Zylinderlinsen oder Mikrolinsen verwendet. Bis auf die Mikrolinsen haben alle den nachteil, dass der Strahl extrem fett wird.
Es ist mit konventionellen Linsensystemen unmöglich, einen Diodenlaser mit dem Strahl eines DPSS zu koppeln, ohne Abweichungen zu sehen.
Bei zunehmender Leistung der Diode kommt noch dazu, dass der Emitter größer wird, was die Sache zusätzlich erschwert.
Die einfachste Möglichkeit (für Grafikprojektion) ist es, den Diodenfokus verstellbar zu machen und den Fokus je nach Projektionsentfernung zum DPSS deckend einzustellen.

[yagbuster]

Richtig, für Diodenlaser gibt es spezielle Mikrolinsen, diese kollimieren den Strahl in fast-axis (Axe in der der Strahl schnell divergiert) und slow-Axis (Axe in der der Strahl langsam divergiert). Die Firma LIMO in Dortmund stellt diese Mikrooptiken her, nur kann ich Dir aus eigener Berufserfahrung sagen, daß diese Linsen ein Vermögen kosten!
Du kannst das alles auch mit konventionellen Linsen hinbekommen, jedoch mußt Du dazu ein wenig rechnen. Alle Grundlagen zur Berechnung und noch einiges mehr findest Du bei der Firma NEWPORT im Katalog oder auf der Website: http://www.newport.com/Support/Tutorials/
Für Deinen speziellen Fall findest Du hier die Infos: http://www.newport.com/Support/Tutorials/Optics/o2.asp

...Don't fear the dark, when you know the power of light!
<img src="/images/graemlins/laugh.gif" alt="" />

[master_of_desaster]

Hallo Jungs,

herzlichen Dank für die informativen Antworten.

Ich sehe schon......eine schnelle Nachjustage bei wechselnder Entfernung ist wohl dem Linsensystem
vorzuziehen.

Viele Grüße
Ludwig

[thomas]

Die HB-Module hatten doch bisher immer einen 2 Linsen Kollimator. Bist Du sicher, daß bei Dir nur eine drin ist?
Wenn man vorne draufsieht, sind dort normalerweise 2 Hülsen ineinandergesteckt, jede Hülse hat Schlitze, um sie mit einem Schraubendreher justieren zu können. Mit der inneren Hülse dreht man die vordere sichtbare Linse, mit der äußeren Hülse stellt man die Entfernung beider Linsen zur Diode ein.

Grüße.

[master_of_desaster]

Hallo Thomas,

....ähem...bist Du sicher ????

Das wäre ja ziemlich oberpeinlich......wäre mir bisher nicht aufgefallen.
Ich denke, dass ist das Erste, was ich heute Abend kontrollieren werde.

Danke für den Tip - ich melde micht...

Gruß
Ludwig

[master_of_desaster]

@ Thomas:

Hi, also Entwarnung. Leider

Es ist zwar richtig, dass sich 2 Linsen in dem HB Modul befinden, sie sind aber nicht einzeln justierbar.

Der äußere Kranz dreht das komplette Linsensystem zum Fokussieren.
Der innere Kranz hält die Linsen und Zwischenringe innerhalb des Linsensystems. Er ist auch verklebt,
und wenn man das System denn doch wider besseren Wissens öffnet, (:-)) ) fallem einen ein Gummiring, 2 Linsen und ein Abstandsring entgegen.
Scheinbar hat HB damit schon versucht, das Beste aus der Scheinwerferdiode herauszukollimieren.....(was ein Wort...)

Also alles wie gehabt.

Gruß
Ludwig

[thomas]

Hmm, schlecht.
Hast Du das Modul neu gekauft? Dann würde ich mal mit HB kontakt aufnehmen und es eventuell zur Überprüfung hinschicken. Ich hatte schon 3 von den 50mW (650nm) Modulen und der Strahl lag jedesmal bei 3x4mm. Für den Scanner kein Problem.
6mm ist wirklich sehr schlecht. Ruf doch einfach mal dort an.

Grüße.