Hochgenaue Laser, gespiegelt

[kalevra]

Hallo zusammen!

Auf der Suche nach etwas Input von erfahrenen Leuten für mein kleines Heimprojekt bin ich auf dieses Forum hier gestoßen - ich hoffe ihr könnt mir weiterhelfen! =)

Komm ich gleich zur Sache:
Ich möchte 2 Laser im Abstand von etwa 50 - 100cm aufeinander richten, um ihre Relativposition überprüfen zu können. Einer der beiden wird dabei gespiegelt und strahlt sich quasi selbst an.

Mein Wunsch ist hierbei, eine Lösung zu finden, die:

- so klein wie möglich ist
- so genau wie möglich ist (Kolliminatorlinsen oder ähnliches?)
- über die genannte Distanz für das Auge gut sichtbar aber nicht schädlich sind
- möglichst Batteriebetrieben funktionieren (das könnte ich im Notfall aber auch selbst umbasteln, falls ihr ein Kaufteil mit kabel kennt)
- zwecks der Genauigkeit soll der Laserpunkt auf genannter Distanz möglichst klein bleiben (ideal so fein wie möglich, so grob wie nötig für gute Erkennung mit dem Auge)

Ich habe mich u.a. bei Conrad ein wenig durch die Angebote geschnüffelt, aber als völliger Anfänger in Sachen Lasertechnik verraten mir die verschiedenen Bauformen und Bezeichnungen nicht wirklich viel. Ich hoffe deshalb, jemand von euch kann mir an dieser Stelle ein wenig helfen und vllt. Laser nennen, die sehr genau strahlen, ein wenig bzgl. der richtigen Strahlbündelung (Linsen etc) Tipps geben etc.
Kosten sind zunächst einmal zweitrangig. Unnötig teuer muss es deshalb natürlich nicht sein

Im Vorraus vielen Dank und beste Grüße,

kalevra

[decix]

Hallo und willkommen im LF-Forum.

Vielleicht kann dir noch besser geholfen werden wenn du uns noch ein wenig über dich erzählst, sprich über welche Erfahrungen du im Umgang mit Lasern schon verfügst und was genau du mit deinem Projekt vorhast. Eine Ortsangabe (und vielleicht auch eine grobe Altersangabe) im Profil ist auch immer gern gesehen.
Vorab schonmal soviel... der Laden mit dem C ist nicht unbedingt die beste Anlaufstelle für die Freaks

Grüße...

[kalevra]

Hallo decix!

Schonmal vielen Dank für die fixe Antwort! =)

Ich denke dass ich die groben Grundlagen von Lasern nach einiger Einlesezeit soweit verstanden habe und nicht alles für mich Neuland sein sollte, aber wirklich mit Lasern gearbeitet habe ich noch überhaupt nicht! Eben aus diesem letzterem Grund hoffe ich hier auf möglichst viel Erfahrung und Tipps eurerseits =)

Mit dem Projekt versuche ich, die Position (Parallelität z.B., Abstand hingegen ist egal) der beiden Laser zueinander zu bestimmen. Es soll wie gesagt möglichst genau sein, aber abgelesen wird das ganze mit dem Auge. Bis in den 1/100 mm Bereich muss also nicht vorgedrungen werden

[tschosef]

halli hallo...

Mit dem Projekt versuche ich, die Position (Parallelität z.B., Abstand hingegen ist egal) der beiden Laser zueinander zu bestimmen. Es soll wie gesagt möglichst genau sein, aber abgelesen wird das ganze mit dem Auge. Bis in den 1/100 mm Bereich muss also nicht vorgedrungen werden

hm... als ich die ersten sätze las (und das thema) dachte ich noch an "Nur einen laser verwenden, Strahl teilen und Interferenz ausnutzen".... würde dann bedeuten "Genau im bereich von halben Wellenlängen"

ABER... wenn man weiter ließt, dann sind wir schon im "mit dem Auge zu sehen" bereich.. also 1/10tel genau....
Okay....
Nu bin ich aber noch nicht ganz sicher, was du mit Position meinst? ... meinst du den "ABSTAND" der beiden Quellen? oder wie?

Auf Paralellität kommts ja nicht an, dann kann es ja nur noch um Abstand.. oder Winkel zueinander gehen??

ne Skizze währe sehr hilfreich.. und evtl auch ne beschreibung, warum du das machen willst.

gruß derweil
Erich

[kalevra]

Danke Tschosef!

Ja, hab ich mir auch schon gedacht - hochgenau ist sicherlich nicht die richtige Bezeichnung gewesen an dieser Stelle
Wichtig wäre über dies hinaus wohl nur, dass der Strahl auch wirklich exakt gerade aus dem Laserkopf herausstrahlt, hier also keine Abweichungen entstehen.


An einer Stelle hast du mich etwas missverstanden: Es geht NICHT um den Abstand, sondern eben genau um Parallelität.
Ich habe hierzu gerade mal was aufgekritzelt :p



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Durch den Spiegel wird der eine Laser reflektiert und zeigt mir, ob Parallelität vorliegt oder nicht (wenn ja, muss er sich selbst ins Auge strahlen). Der Laser der auf Seiten des Spiegels angebracht wird, sagt etwas über die Konzentrizität aus, sobald keine Verschränkung mehr existiert.

Soweit klar? (Bei weiteren Verständnisfragen - bitte fragen )

Was könnt ihr mir als Laser empfehlen, worauf muss ich achten, sollte ich (was für eine?) mit einer Linse den Strahl vorher verfeinern?

Gruß

[Dr.Ulli]

Der Laser der auf Seiten des Spiegels angebracht wird, sagt etwas über die Konzentrizität aus, sobald keine Verschränkung mehr existiert.

Ich versteh nur Bahnhof!
Was für eine Konzentrizität? Ich kenne konzentrische Kreise....(also viele Kreise, die einen gemeinsamen Mittelpunkt haben).....

Und was meinst du mit "Verschränkung"? Das ist üblicherweise ein Begriff aus der Quantenmechanik...wo z.B. zwei Photonen nach passieren eines Doppelspalts miteinander "verschränkt" sind...(misst man den Zustand des einen, kennt man auch den des anderen)...

Nach deiner Skizze nehm ich an, du möchtest feststellen, ob die Laser zueinander stabil ausgerichtet sind...und das daran überprüfen, ob sich der Spot (von einem) bewegt hat (verschoben hat)...richtig?

Dazu kannst du die kleinen roten und billigen Pointer nehmen (1Euro das Stück)...direkt Batterie betrieben...Den Fleck kannst du mit einer passenden (Sammel-) Linse auf den gewünschten Ablesepunkt fokussieren..(am besten wäre erst Aufweiten und dann auf die gewünschte Distanz fokussieren)...und hochgenau....ein Laserstrahl geht immer geradeaus (wenn nicht durch ein Medium gebrochen).

Aber rätselhaft ist mir immer noch, wozu das dienen soll.

Versuche doch bitte, ein bisschen genauer zu werden.

[andythemechanic]

Der Laser der auf Seiten des Spiegels angebracht wird, sagt etwas über die Konzentrizität aus, sobald keine Verschränkung mehr existiert.

Ich versteh nur Bahnhof!
Was für eine Konzentrizität? Ich kenne konzentrische Kreise....(also viele Kreise, die einen gemeinsamen Mittelpunkt haben).....

Hi,

Ich verstehe dass so, das wenn der eine Laser genau in sich zurückschiesst und der zweite Laser in den ersten, dann sind beide Laser exakt auf einer Achse. Das ist glaub ich mit Konzentrizität gemeint hier, oder?
Für die Anwendung sollten einfache und günstige rote Laserdioden mit 1mW Leistung völlig ausreichen. Der Strahldurchmesser sollte so gewählt werden, das der Strahl über die doppelte Länge (hin und zurück) nicht wesentlich größer wird. Ein kurze Rechnung ergibt minimale Strahldurchmesser von 0.6 mm (Google Raleighlänge Annahme: Singlemode Laser, 2000mm Weg). Um diesen Strahldurchmesser D zu erhalten muss man die Brennweite f der Kollimationslinse richtig wählen: D/2/f=tan(phi). Den Divergenzwinkel phi kriegt man aus dem Datenblatt der Diode. Hier gibt es noch ein Problem: Der Divergenzwinkel der normalen Laserdioden ist in zwei Achsen unterschiedlich und man kriegt keinen runden Strahl sondern einen elliptischen. Mit sogenannten VCSEL Dioden könnte man dieses Problem lösen oder mit einer aufwendigen Strahlformungsoptik die das ganze wieder teurer macht (aner evtl ist das ja auch gar kein Problem?).
Eine kurze Rechnung zeigt, dass die Brennweite für übliche Laserdiodendivergenzen recht klein wird (z.B f=1.6mm bei phi=10°). Solche Linsen sind schwer zu kriegen und noch schwerer einzustellen. Man könnte aber nach Kollimation der Laserdiode den Strahl mit einen Teleskop wieder verkleinern oder man wählt den Strahldurchmesser einfach größer dann kann man auch größere Brennweiten einsetzen.
(z.B. Roithner Lens27 mit f=3.6mm).
Als Hauptproblem sehe ich den Laserstrahl perfekt parallel zum Gehäuse auszurichten. Günstige Module können da schon Abweichung von mehreren Grad haben bzw. oft wird das noch nicht mal im Datenblatt angeben. Für mögliche Module kannst du hier mal schauen: http://roithner-laser.at/LJ-module.htm)
So das sind jetzt mal meine Gedanken dazu, hoffe es hilft.

Grüße
Andreas

P.S. ich hab hier noch einige 5mW Module rumliegen. Die kann man an 3V betreiben und über die restlichen Daten ist nix bekannt. Sie sind fokussierbar und bei Bedarf kann die Linse ausgetauscht werden. Wenn du nur mal spielen willst kannst du 2 haben. 5mW ist aber schon arg viel wenn man ständig in den Punkt schaut.

[ChrissOnline]

Brät man sich nicht den Emitter kaputt, wenn sich ein Laser selbst in die Austrittsöffnung schießt? Oder spielt das bei den kleinen Leistungen keine Rolle?

[andythemechanic]

Brät man sich nicht den Emitter kaputt, wenn sich ein Laser selbst in die Austrittsöffnung schießt? Oder spielt das bei den kleinen Leistungen keine Rolle?

Interessante Frage! Was passiert denn wenn beide Laser exakt ineinander schiessen? Dann könnte ich ja eventuell eine Synchronisation zwischen beiden Lasern kriegen. Schon möglich das sie durch die Rückreflexion auch kaputtgehen, deshalb evtl nicht mit voller Leistung betreiben.
Da fällt mir eine supergenaue Methode ein die relative Lager der Laser zueinander zu prüfen: Wenn ich beide Laser knapp unter Treshold betreibe müssten sie doch in dem Moment wo sie beide in Poistion und Winkel exakt ausgerichtet sein loslasern? Damit sollte man winzig kleine Winkelabweichungen und Ortsabweichungen messen können.

[kalevra]

Der Laser der auf Seiten des Spiegels angebracht wird, sagt etwas über die Konzentrizität aus, sobald keine Verschränkung mehr existiert.

Ich versteh nur Bahnhof!
Was für eine Konzentrizität? Ich kenne konzentrische Kreise....(also viele Kreise, die einen gemeinsamen Mittelpunkt haben).....

Hi,

Ich verstehe dass so, das wenn der eine Laser genau in sich zurückschiesst und der zweite Laser in den ersten, dann sind beide Laser exakt auf einer Achse. Das ist glaub ich mit Konzentrizität gemeint hier, oder?

Si, senior! =)

Für die Anwendung sollten einfache und günstige rote Laserdioden mit 1mW Leistung völlig ausreichen.

Ja, das denke ich auch. Sorge bei solchen "billigen" Varianten macht mir jedoch

Als Hauptproblem sehe ich den Laserstrahl perfekt parallel zum Gehäuse auszurichten. Günstige Module können da schon Abweichung von mehreren Grad haben bzw. oft wird das noch nicht mal im Datenblatt angeben.

... was im übrigen genau meine Fragestellung bzgl. der Ausrichtung des Laserstrahls zum Laserkopf war
Die Lasermodule aus dem von dir (andy) genannten Link sind dahingehend "vertrauenswürdig"?

Der Strahldurchmesser sollte so gewählt werden, das der Strahl über die doppelte Länge (hin und zurück) nicht wesentlich größer wird. Ein kurze Rechnung ergibt minimale Strahldurchmesser von 0.6 mm (Google Raleighlänge Annahme: Singlemode Laser, 2000mm Weg).

Rechnung check, aber du meinst den maximalen Strahldurchmesser, richtig?

Der Divergenzwinkel der normalen Laserdioden ist in zwei Achsen unterschiedlich und man kriegt keinen runden Strahl sondern einen elliptischen. Mit sogenannten VCSEL Dioden könnte man dieses Problem lösen oder mit einer aufwendigen Strahlformungsoptik die das ganze wieder teurer macht (aner evtl ist das ja auch gar kein Problem?).

Ich denke, das sollte kein allzu großes Problem darstellen. So extrem wird (das denke ich mir jetzt! :p) die Ellipse nicht entstehen, und es wird ja wie gesagt mit dem Auge abgelesen...

Hast du eine Anlaufstelle für gute Linsen für mich? Worauf ist hier bzgl. der Qualität (Hersteller etc) zu achten?

Vielen Dank euch beiden schonmal für eure Antworten! Ich bin jetzt in meiner Antwort bewusst nur auf den etwas treffenderen Beitrag eingegangen, um das ganze nicht zu verwirrend zu gestalten - was den anderen Beitrag in keinem Fall hinten anstellen soll! =)

Gruß


EDIT:

Brät man sich nicht den Emitter kaputt, wenn sich ein Laser selbst in die Austrittsöffnung schießt? Oder spielt das bei den kleinen Leistungen keine Rolle?

Interessante Frage! Was passiert denn wenn beide Laser exakt ineinander schiessen? Dann könnte ich ja eventuell eine Synchronisation zwischen beiden Lasern kriegen. Schon möglich das sie durch die Rückreflexion auch kaputtgehen, deshalb evtl nicht mit voller Leistung betreiben.
Da fällt mir eine supergenaue Methode ein die relative Lager der Laser zueinander zu prüfen: Wenn ich beide Laser knapp unter Treshold betreibe müssten sie doch in dem Moment wo sie beide in Poistion und Winkel exakt ausgerichtet sein loslasern? Damit sollte man winzig kleine Winkelabweichungen und Ortsabweichungen messen können.

Sehr guter Punkt, an dem ich auch noch überlege, hier ist mein Gedanke noch nicht ausgereift ... denn wird wie gesagt mein Spiegel um den einen Laser "herum" gebaut, so wird der zu spiegelnde Laser ja gar nicht gespiegelt, sondern leuchtet nur den anderen Laserkopf an ... diesen Punkt werde ich später sicherlich nochmal aufgreifen


Das mit dem Treshold klingt sehr interessant, sagt mir aber leider überhaupt nichts =( Könnte ich hierzu nach ein paar Infos verlangen? Von was für einer Genauigkeit in Winkelabweichungen sprechen wir hier?

[tracky]

Das mit dem Treshold klingt sehr interessant, sagt mir aber leider überhaupt nichts

Hier wird die LD minimal unter ihrem optischen Schwellwert betrieben. Dadurch kann man die Kennlinie etwas beeinflussen.

[andythemechanic]

Die Lasermodule aus dem von dir (andy) genannten Link sind dahingehend "vertrauenswürdig"?

Schwer zu sagen. Bei den meisten Datenblättern wird der relevante Wert (Strahlrichtungsfehler oder "pointing accuracy") nicht angegeben. Am Ende wird man wohl anfragen müssen ob sie da Daten haben.
Hier ist noch was: http://www.lasercomponents.com/fileadmi ... xpoint.pdf
Bei den Präzisionsmodulen (Seite 25) wird <1mm auf 20m angegeben was wahrscheinlich mehr als ausreichend wird. Bei den Standardmodulen steht typ. 0.5° aber ich nehme an das wird nicht garantiert.

Mit dem Treshhold meinte ich, das wenn man durch den Laser gerade soviel Strom schickt das er noch nicht lasert und man dann einen Spiegel auf ihn richtet, das der Laser plötzlich zu lasern startet, da sich die Laserschwelle durch die zusätzliche Reflexion verringert wird. Wie genau man den Spiegel ausrichten muss weiß ich nicht aber es ist sehr genau <1mrad.

[vakuum]

hier giebts auch solche rundgerichteten Lasermodule....

http://www.ilee.ch/Datenblaetter/0009-0 ... rlaser.pdf

könnte mir aber vorstellen dass die 300-500 Euro kosten......

[floh]

Wer den Strahl absolut gerade haben möchte, muss sich eine Justiermöglichkeit schaffen. Dazu kann der Laser z.B. auf eine Platte mit drei justierbaren Beinen montiert werden oder er wird mittels fein verstellbarem Spiegel umgelenkt. Geht man über zwei solche Spiegel lässt sich der Beam sogar in der Position justieren.
Es wird aber immer eine gewisse Toleranz und ein kleiner Temperaturdrift da sein.

[Dr.Ulli]

Wer den Strahl absolut gerade haben möchte, muss sich eine Justiermöglichkeit schaffen.

Der Strahl an sich ist gerade - so iss nunmal die Ausbreitung von Licht....

Aber wenn er paralell zu irgendeinem Gehäuse sein soll, dass trifft der zweite Halbsatz (Justiermöglichkeit) voll zu...
Also...Laser auf optische Bank, Schiene, etc,.... damit man überhaupt irgendein Bezugssystem für die Justage hat!

Aber nochmal meine Frage: Wozu ist das gut?

[kalevra]

hier giebts auch solche rundgerichteten Lasermodule....

http://www.ilee.ch/Datenblaetter/0009-0 ... rlaser.pdf

könnte mir aber vorstellen dass die 300-500 Euro kosten......

Vielen Dank dir! Habe nach einer Woche Urlaub gestern Kontakt mit der Firma aufgenommen, und wie du sagst, sind die zum eigenen Gehäuse wirklich parallelen Module schweineteuer. Wenn möglich, will ich das günstiger lösen!
Kennst du noch weitere solche Hersteller, die präzise Laser anbieten?

Eine andere Idee von mir ist jetzt, mit Modulen im Stile von "OPNEXT HL6361MG-A" (hab ich einfach nur schnell beim conrad gefunden um darzustellen was ich für eine Bauform meine, man möge es mir verzeiehen!) etc. zu arbeiten und ihren Richtungsfehler dann bei der Montage (blöd gesagt über unterlegblättchen etc) auszugleichen.
Was haltet ihr davon? Worauf muss ich bei diesen Modulen achten?

Vielen Dank! =)