Strahlen per Linse vereinigen

Post by **herkulase** » Wed 07 Jun, 2006 7:24 pm

Hallo alle zusammen!!

Ich spiele mit dem Gedanken, mir passend zu meinem Lexel88 einen Roten Diodenlaser zu basteln. Ich kenne die hier diskutierten Methoden der strahlzusammenführung, ich frage mich aber, ist es nicht möglich z. B. 10 Strahlen durch eine linse zu bündeln, und kurz hinter dem Brennpunkt eine 2. Linse zu instalieren, die dann den Lichtkegel wieder parallel biegt?

Ich hab ja den Verdacht dass ich da falsch denke, ich hab eigentl. keine Ahnung von Optik, und wenns funktionieren würde, müsste doch schon jemand drauf gekommen sein. Also wo ist der "Knick in der Optik?"

MFG Gerald

Post by **guido** » Wed 07 Jun, 2006 7:33 pm

Hi,

in der Theorie gehts , nur muss das Strahlenbündel 1000 Zementig parallel und abstandsmässig zur mitte gleich sein. Sonst verschlimmert die zweite Linse den Fehler.

Post by **herkulase** » Wed 07 Jun, 2006 8:15 pm

Das ging ja schnell, danke!

Wäre es aber irgendwie im bereich des Realistischen, oder wärs da einfacher, mittels polwürfel etc. die Strahlen quasi übereinander zu legen, so wie bei den arctos teilen?

Mir gehts dabei nicht so sehr um ein perfektes ergebnis, sondern um den Spaß am rumbasteln. Hab meine Lego-Aufbauten auch nie lange stehen lassen...

Post by **franklin** » Wed 07 Jun, 2006 8:21 pm

der abstand zur mitte ist meines erachtens nach egal. aber: übereinander wirst du die strahlen nie bekommen. die laufen dann höchstens nebeneinander. und du wirst auch ärger mit sphärischen abberationen und verzeichnunsfehlern bekommen. deswegen asphären. wenn du es ganz geschickt machen willst, fokussiere die strahlen alle auf eine diffusorplatte und kollimiere dann das diffus gestreute licht. hast dann zwar denke ich 10% verlust, aber -einen- strahl, nicht 10

Post by **bernd** » Thu 08 Jun, 2006 1:03 am

Hallo,

<<< Wäre ... es ... einfacher, mittels polwürfel etc. die Strahlen quasi übereinander zu legen, so wie bei den arctos teilen? >>>

Pol-Würfel: Radio Eriwan: Im Prinzip ja, aber spätestens nach dem PCAOM (hast du eins?) dürfte dein Lexel88 unpolarisiert sein... (Oder ist der eh random?)

<<< etc. >>> wie Dicro / Dichro - Filter: Ja

Grüße Bernd

Post by **vakuum** » Thu 08 Jun, 2006 9:31 am

mit nem Polwürfel kanns du so oder so nur 2 Strahlen zusammen führen.... (das Natürlich nach dem PCAOM und die Dioden dann direkt modulieren)

Frage aber.... Arctos und co haben ja immer nachdem alle strahlen schön ausgerichtet sind so ne art linsensystem am Ausgang.... was macht denn dieses?? ist das nicht genau das was Herkulase meint??

Post by **cyrax** » Thu 08 Jun, 2006 11:44 am

Vakuum wrote:mit nem Polwürfel kanns du so oder so nur 2 Strahlen zusammen führen....

Das ist so nicht ganz richtig! Man kann auch 50 Strahlen per Polwürfel zusammen legen! Sofern man sie dann aufteil zB auf 25, 25 und diese 25 Jeweils per Spiegel zusammenführt und in der Polarisation gleich setzt. Und dann per Polwürfel die 25er Bündel koppeln. Das geht schon.

Post by **starburst** » Thu 08 Jun, 2006 11:47 am

Das ist so nicht ganz richtig! Man kann auch 50 Strahlen per Polwürfel zusammen legen! Sofern man sie dann aufteil zB auf 25, 25 und diese 25 Jeweils per Spiegel zusammenführt und in der Polarisation gleich setzt. Und dann per Polwürfel die 25er Bündel koppeln. Das geht schon.

Bitte nochmal langsam zum Mitschreiben...

Post by **cyrax** » Thu 08 Jun, 2006 1:19 pm

Also. . .

Wir nehmen jetzt mal nur 4 Laser die wir per Polwürfel zusammen setzen.

Also nimmst du 2 Dioden die du mittels Spiegel miteinander koppelst (anschneiden). Somit wird der Strahl schonmal unförmig, ist aber jetzt erstmal egal.

Das selbe machst du auf der anderen Seite. So nun hast du nur noch 2 Strahlen die jeweils aus 2 Lasern bestehen.

Diese haben ja alle eine Polarisation. Du gleichst also immer beide Laser einer Seite in der Polarisation so an, dass sie gleich liegen. Das kann man ja denn dann mit nem Polwürfel machen. Das selbe auf der anderen seite und schon hast du 4 Laser über einen Polwürfel gekoppelt.
Nach dem Polwürfel nimmst du dann die beschriebenen Linsen und "faltest" den strahl klein. Fertig. So ist zumindest das Arctos Prinzip.
Siehe Thread von Leander, den er mal von seiner Rotmischung angelegt hatte!

Hier der Thread.
viewtopic.php?t=38359

Post by **vakuum** » Thu 08 Jun, 2006 2:23 pm

das is schon klaar Cyrax... aber so hast du die strahlen nur nebeneinander und nicht übereinander....

das kannst du mit unendlich vielen dioden so machen... oder den Polwürfel auch gleich weg lassen....

aber wie sieht diese Optik am ende aus????

Post by **matl** » Thu 08 Jun, 2006 3:57 pm

Diese Optik ist je eine Sammel und eine Zerstreuungslinse (positive und negative Brennweite). Beide Brennweiten müssen gleich lang sein. Näher an der "Laserquelle" muss die Sammellinse sein, danach die Zerstreuungslinse. Mit dem Abstand dieser beiden Linsen kann der Durchmesser des resultiereden Strahls eingestellt werden. klappt recht gut, ich habe diese anordnung auch schon ausprobiert und so 3 Brennerdioden relativ gut koppeln können. Wenn man die Linsen vertauscht kann man den Strahldurchmesser erhöhen. Diese Optik funktioniert auch bei einem einzigen Laser zum anpassen des Strahldurchmessers. Dabei gillt aber wieder desto kleiner der Strahldurchmesser desto größer die Divergenz.

Matl

Post by **Hatschi** » Thu 08 Jun, 2006 4:57 pm

Halli Hallo

... nennt sich Teleskop ...

Hatschi

Post by **vakuum** » Thu 08 Jun, 2006 6:01 pm

@MATL

danke für die ausfürliche Antwort...
genau das wollt ich wissen....

du schreibst mit dem Abstand der beiden Linsen kann ich die "verkleinerung" einstellen.... das heisst der strahl wird also immer genau parallel rauskommen? (natürlich nur wenn er jetzt mal angenommen auch paralell rein geht)
wenn jetzt aber die beiden Brennweiten nicht absolut identisch sind (oder ne gewisse tolleranz haben) dann ists danach nicht mehr paralell? sehe ich das richtig?

noch ne Frage, angenommen ich habe 3 Strahlen die exakt paralell zueinander verlaufen, jeder hat 2mm durchmesser und 1 mrad divergenz und sagen wir mal diese sind in einem abstand von 3mm zueinander justiert. Jetzt gehe ich auf so ein Teleskop welches mir das Strahlenbündel halbieren soll. wie sieht dann der Strahl aus??

3 Strahlen à je 1mm Durchmesser und 2mrad Divergenz mit einem Abstand von 1.5mm zueinander? sehe ich das richtig??

Post by **matl** » Thu 08 Jun, 2006 7:16 pm

Hatte ich vergessen: der maximale abstand der beiden linsen ist die brennweite der sammellinse.

Die Brennweiten sollten nicht stark voneinander abweichen, da die laser nach der sammellinse auf einen punkt (brennpunkt) zusammenlaufen. Durch die zerstreuungslinse werden die strahlen dann wieder parallelisiert. das ist aber nur moglich, wenn die brennweiten nicht stark voneinander abweichen (0,5mm abweichung sollte schon drin sein). die Qualität des resultierenden strahls wird natürlich schlechter sein, keine optik ist perfekt! die brennweiten waren im 1,5cm-bereich bei mir, es sind auch größere oder kleinere brennweiten möglich, wodurch sich die größe dieser optik natürlich deutlich verkleinert- aber auch der durchmesser der linsen und deren qualität (wenns ins extrem geht)

Wie sich der Strahl nach dieser Optik verhällt: ausprobieren! Aber grob passen deine Daten.

Matl

Post by **herkulase** » Thu 08 Jun, 2006 10:01 pm

Hallo!

danke auch für die vielen Antworten.
Aber warum müssen die Brennweiten denn gleich groß sein? meine idee war z.b. 9 Dioden in nem Alublock zu versenken, kollimatoren davor, das ganze dann ab durch eine linse. Diese Linse, dachte ich sollte eher eine grössere Brennweite haben, damit der Winkel, in dem die Strahlen zueinander verlaufen möglichst klein ist.
Dann kurz nach dem brennpunkt eine normale kollimatorlinse -mit entsprechend kleiner brennweite, damit ein schön dünner strahl rauskommt- und fertig.

Post by **matl** » Thu 08 Jun, 2006 10:40 pm

das müsste mal jemand ausprobieren, aber der nachteil dieses aufbaus ist eben, dass relativ große linsen mit langer Brennweite nötig wären. dafür müsste man den strahl so fast noch kompakter bekommen. allerdings muss so der abstand der beiden linsen nahezu gleich der summe der beiden brennweiten der linsen sein, sonst kommt auch nichts vernünftiges heraus. das wäre dan ein aufbau ähnlich wie ein teleskop. mein aufbau wäre eher der ARCTOS- aufbau (deutlich kompakter)

Die gleichen brennweiten benötigt man NUR, wenn man einen aufbau mit einer sammel- und einer zerstreuungslinse verwendet, da sonst der strahl nicht parallel rauskommt. Wenn ich die tage mal noch zeit habe kann ich deinen ansatz mal noch schnell austesten, linsen habe ich genügend im keller liegen. fotos kann ich liefern, wenn mein nebler endlich da is. sonst sieht man nicht viel außer ein paar punkten auf 2 linsen

Matl

Post by **vakuum** » Thu 08 Jun, 2006 10:47 pm

interessante Theorie Herkulase...

ich denke das Problem bei Dir wird sein, wenn du 9 Dioden schön nahe aneinander Anordnest wirst Du vieleicht troz dem noch nen Durchmesser von 30mm haben... dann müstest du das ganze ums 10-fache verkleinern um nen anständigen durchmesser zu erhalten.... dann hast du aber auch die 10 fache divergenz der einzelnen dioden... wenn eine jetzt 1.5mrad hat dann hättest du nachher 15mrad... das is halt unbrauchbar...

ausser man kann die einzelnen dioden auf 0.1mrad kollimieren?? is das überhaupt möglich??? das wäre natürlich HAMMERMäSSIG!!

Post by **herkulase** » Fri 09 Jun, 2006 1:22 am

@matl: das wär super wenn dus mal probieren könntest, ich hab nämlich die nächsten 4 Wochen prüfungen, und müsste dann die linsen auxch erst mal noch bestellen...

@vakuum: Wie gesagt ich hab kaum Ahnung von Optik, und ich hab die posts gelesen, und gehe dann auch mal davon aus, dass es stimmt, dass divergenz und Strahldurchmesser umgekehrt proportional zueinander sind. Aber mir geistert immer noch folgende Vorstellung im Kopf rum: Mit einer linse kann ich das licht einer LD auf einen Brennpunkt fixieren. durch verschiben der linse kann ich den brennpunkt ebenfalls verschieben. wenn ich den abstand also fein genug justieren könnte, könnte ich das licht doch auf einen punkt in sagen wir mal übertrieben 100 km entfernung fixieren. dann wäre der strahl nicht divergent, sondern konvergent (zumindest im nutzbaren Bereich von paar 100m), allerdings würde der konvergenz-winkel dann doch kaum ins gewicht fallen, oder?

Post by **matl** » Fri 09 Jun, 2006 12:21 pm

Probieren kann ichs, aber erst wenn ich Nebel hab. Dann kann ich auch Fotos machen (frühestens in einer Woche). Ohne sichtbare Strahlen is das eine mords Arbeit, die ganzen Teile richtig zu justieren, man muss immer mit einem Blatt Papier die Strahlen kontrollieren,....

Den Brennpunkt der Linse ins unendliche legen geht nicht. vor der Linse kommt paralleles Licht, das wird von einer Linse IMMER durch den Brennpunkt geschickt. Das sind die einfachsten Optik-Gesetze...

Divergenz von den Dioden minimieren geht schon- man braucht nur einen Kollimator mit einer großen Brennweite. der muss dann aber auch einen großen Durchmesser haben, um wenig Verluste zu haben. Damit hätte man aber wieder einen riesen Strahldurchmesser. das bringt also auch nix! (hab malein spiegelteleskop als kollimator genommen, das gibt einen strahl

nach 2 km immer noch schmaler als das fenster in einem kirchenturm (der steht gut übersichtlich mitten in derlandschaft, das is meine testfläche- und nachts is da niemand, dens stöhren könnte, außerdem wohnt ein freund direkt neben der kirche, der hilft immer beim justieren.

In der Divergenz sehe ich bei der anordnung das größte Problem. wenn die woche noch zeit bleibt kann ich noch einen kleinen vergleich zwischen arctos-aufbau und anderen methoden machen. aber wegen der übersichtlichkeit nur mit 2 dioden, sonst wirds mir auch zu aufwändig mit justieren!

Mehr, wenn ich zeit zum basteln und nebel habe.

Matl

Post by **cyrax** » Fri 09 Jun, 2006 12:26 pm

Vakuum wrote:interessante Theorie Herkulase...

ich denke das Problem bei Dir wird sein, wenn du 9 Dioden schön nahe aneinander Anordnest wirst Du vieleicht troz dem noch nen Durchmesser von 30mm haben...

Ich denke, dass ist genau der Grund, wieso man dann nur 4 Dioden und einmal 5 Dioden koppelt und die beiden Strahjlen durch den Polwürfel jagt. Dadurch hast du eben nicht einen ganz so dicken Strahl!

Post by **herkulase** » Fri 09 Jun, 2006 6:37 pm

Danke!

Ich bin heut nacht auch drauf gekommen, dass es irgendwie schwachsinn war was ich da gedacht hab, mit der UNendlichkeit...

Gibt es denn nicht solche Dioden-Barren mit 20+Watt , die es im IR-Bereich gibt auch in Rot?

Post by **ampère** » Thu 29 Jun, 2006 6:57 pm

Hi,

ich bin noch neu und hab mein ich im Forum irgenwo mal gesehen, wie ein Laserstrahl durch einen halbdurchlässigen Spiegel getrennt und dann wieder vereint wird. Ich finds aber nimma.

Deshalb, kann mir einer helfen? Wie man so etwas nennt oder funktioniert? Ich möchte mir so etwas gerne aufbauen.

Gruß Philipp

Post by **lightwave** » Thu 29 Jun, 2006 7:41 pm

Hallo!

Also entweder mit nem Polwürfel (polarisierte Laser), oder Dichro -filter (die sind Wellenlängenabhängig)

Post by **ampère** » Thu 29 Jun, 2006 10:11 pm

Hi danke für die schnelle Antwort lightwave.

Ne, ich glaub ein Polwürfel ist das nicht. Ich hab hier mal en Bild gemalt, dabei wird von einem Laser auf einen halbdurchlässigen Spiegel getroffen. Wie gesagt trennt sich der Strahl kommt wieder zusammen und da, wo sich die Wellenlängen überlagern ist es tiefrot und da, wo sie sich net überlagern heller. http://img401.imageshack.us/img401/7250 ... ien3kl.jpg

Gruß Philipp

Post by **afrob** » Thu 29 Jun, 2006 10:17 pm

Du willst wohl ein Michelson-Interferometer bauen:
http://de.wikipedia.org/wiki/Michelson-Interferometer

Grüsse,
afrob

Post by **ampère** » Sat 01 Jul, 2006 10:27 am

Genau des mein. Danke afrob. Jetzt muss ich mir nur noch halbdurchlässige Spiegel besorgen und dann kanns losgehen. Werden die halbdurchlässige Spiegel im Handel auch so genannt oder haben die einen bestimmten Namen?

Gruß Philipp

Post by **franklin** » Sat 01 Jul, 2006 11:06 am

Ampère wrote:Genau des mein. Danke afrob. Jetzt muss ich mir nur noch halbdurchlässige Spiegel besorgen und dann kanns losgehen. Werden die halbdurchlässige Spiegel im Handel auch so genannt oder haben die einen bestimmten Namen?

Gruß Philipp

Die heissen Strahlteiler. Gibt es in 4 Ausführungen: 50:50, 70:30 und das jeweils für linear oder zirkular polarisiertes Licht. Du willst wahrscheinlich 50:50 linear.

Post by **rayman** » Tue 04 Jul, 2006 4:05 pm

Da dieser Thread grad wieder verlinkt worden ist fühle ich mich genötigt doch mal was dazu zu schreiben:

Dieser Aufbau (Michelsen Interferometer) eignet sich imho nicht dazu, um die Strahlen von zwei Lasern zu vereinigen. Das funktioniert so nämlich nur mit einem Laser.
Wenn man einen Argon- und einen Krypton-Laser durch einen 50:50 Strahlteiler verbindet erhält man zwar (richtige Leistungsverteilung mal vorausgesetzt) einen weißen Strahl, aber nur mit 50% der Leistung der beiden Laser, denn von beiden Lasern gehen ja jeweils 50% irgendwo hin, wo ich sie nicht brauchen kann. In diesem Fall müsste man also ein Dichro nehmen.

Für die Einsteiger: Dichro = Dichroitischer Farbfilter - lässt eine Farbe durch und reflektiert die Komplimentärfarbe. Z.B. wird Rot durchgelassen und Cyan reflektiert. Wenn man die Laser auf den gleichen Punkt genau auf den Dichro ausrichtet - den roten auf der einen und den Argon auf der anderen Seite - erhält man dahinter einen aus beiden Lasern gemischten Strahl.

Um gleichfarbige Laser zu verbinden wären wohl Polwürfel oder Polplättchen das richtige. Die funktionieren vom Aufbau eigentlich genau so wie Dichros nur dass sie zwei unterschiedlich polarisierte Laserstrahlen zu einem unpolarisierten Strahl verbinden. Die eine Polarisiationsrichtung wird reflektiert, die andere durchgelassen. Voraussetzung ist also, dass die Strahlen polarisiert sind zwar der eine horizontal und der andere vertikal.

Post by **starburst** » Tue 04 Jul, 2006 4:14 pm

Für die Einsteiger: Dichro = Dichroitischer Farbfilter - lässt eine Farbe durch und reflektiert die Komplimentärfarbe. Z.B. wird Rot durchgelassen und Cyan reflektiert. Wenn man die Laser auf den gleichen Punkt genau auf den Dichro ausrichtet - den roten auf der einen und den Argon auf der anderen Seite - erhält man dahinter einen aus beiden Lasern gemischten Strahl.

Um gleichfarbige Laser zu verbinden wären wohl Polwürfel oder Polplättchen das richtige. Die funktionieren vom Aufbau eigentlich genau so wie Dichros nur dass sie zwei unterschiedlich polarisierte Laserstrahlen zu einem unpolarisierten Strahl zu verbinden. Die eine Polarisiationsrichtung wird reflektiert, die andere durchgelassen. Voraussetzung ist also das die Strahlen polarisiert sind zwar der eine horizontal und der andere vertikal.

Eine tolle Erklärung!!! So versteht es wirklich jeder! Sowas gehört in einem Thread gesammelt.... so eine art Begriffserklärung! Das würde vielleicht den Newbies helfen! Und auch manche "unnötige" Einträge würde es auch ersparen!

Post by **Hatschi** » Tue 04 Jul, 2006 6:32 pm

Halli Hallo

Na dann fang doch gleich mal an, wird von uns dann mit in die FAQ aufgenommen.

Hatschi

www.LaserFreak.net

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