"Обрамление" полупроводникового лазера

[Wladimir_TS]

Вопрос к народу подкованному в лазерных технологиях :

Имеется (в процессе доставки) 1 Вт китайский лазерный модуль 450 нм. Но это голый светодиод без оптики и охлаждения (корпус стандартный). Вопрос вот в чем - как правильно надо его крепить в телоотвод (режим работы длительный с модуляцией - тепло надо отводить хорошо), второе оптика - требуется фокусировать луч в пятно заданного диаметра на расстоянии 10-15 сантиметров (привод фокусировки - ручной) в пределах нескольких сантиметров. Знаю на ebay есть готовые объективы - но где конкретно ??? (с) песня.

Доступ к токарным и фрезерным станкам есть - с изготовлением проблем не будет.

Третье - средства зашиты органов зрения - очки говорят защитные есть - какие, где, почем ?

Есть предположение что необходимо коллиматор (или как его там) формирующий пучёк излучения с малым расхождением, хотя ход луча всего 15-20 см - но переменный по длине в разных режимах работы, а хотелось-бы выходное пятно стабильной формы.

В общем всяческая консультация необходима. Например в системе имеется датчик луча на который луч периодически отклоняется вводимым в тракт зеркалом, как защитить датчик от выплавления лучем. (по датчику калибруется мощность), но луч надо ослабить. Класс датчика - фотодиод со встроенным усилителем. Тип не знаю, но на нужный спектр занаю (но не для 1 ватта в луче - а для единиц миливатт)

[dedmorze]

Набери "Innovation"-прибор лазерной коррекции.К излучающей голове придаются фок.линза фильтры на определенную длину волны.в комплекте защитные очки(есть у меня свободные).Кетайцы присылают в 2-3 недели лазер в сборе(газоразрядный,правда),с реактором и охлаждающим контуром(макс.энергия удара-1000Дж...)

[Wladimir_TS]

Реактор-то надеюсь не ядерный а то за импорт запрещенных технологий ->#

Но мне нужно 1 ватт (или менее) и непрерывное излучение.

Газоразрядный на 445 нм - это сурово - так сурово, что аж страшно, но опять-же вас разачарую - тип уже выбран, а в теме надеюсь на конструктивную информацию, а не на лишь-бы написать.

[Microtech]

От ЛД надо хорошо отводить тепло. Считайте, что около 4W энергии, подводимой к диоду, он отдаст в виде тепла, а 1W уйдёт в луч. Лучше заказать нормальный коллиматор, со стеклянными линзами и просветлением на 445 нм. Для экспериментов, на некоторое время, может сгодиться пластиковая линза от китайской красной указки. Но она даст заметные потери, и наверное, скоро откажет. Я впаивал ЛД в медный радиатор на сплав Розэ. Радиатора от компьютерного процессора ~5х5 см, вполне хватало. С обдувом. Купите желтые очки для стрельбы или красные для строительных лазерных уровней.
p.s. на всякий случай, не стоит питать ЛД от батареек "на прямую" или напряжением. сдохнет моментально.

[Wladimir_TS]

Стабилизатор тока собрать не проблема (проблема собрать тот, что при модуляции в 100-200 кГц не даст выбросов перерегулирования).

Коллиматор - так и зовется - да

Типа этого http://www.ebay.com/itm/405nm-Glass-Col ... 3cbf1679eb

(На 445 у продавца тоже есть)

Больше никакой оптики не надо ?

Для прикидок компоновки - на каком от обычно расстоянии от торца ЛД должен начинаться оптический элемент ?

Габаритно я укладываюсь в брусок 30х30х60 мм - думаю сделать 2 половинки из меди и нарезать ребра - в одной углубление кода с натягом садиться ЛД, во второй только тонкие каналы для выводов и ей как крыщкой прижимается основание. Сбоку обдувать мелким вентилятором.

В переднем бруске резбовое отверстие для оптики.



Прошу простить за некоторые чертежные косяки и отсутствия рёбер на рисунке - они будут.

[Microtech]

Будет крайне трудно припаивать проводки, при такой конструкции. 2 точеные детали, сложнее изготовить, чем одну.
Впаяйте диод на легкоплавкий сплав в углубление, или прижмите шайбой с парой винтиков. Простого точеного оребрения, при масштабе, как на картинке, может не хватить. 4W энергии - в тепло, не допуская перегрева. Или обдув, или больше площадь. ЛД 445нм "многомодовый". Есть особенность излучения, не позволяющие получить мало расходящийся луч. На небольшом расстоянии, излучение можно собрать в пятно небольшого диаметра, но дым от прожигаемых предметов быстро угадит выходную линзу, осев на ней. Коллиматор или линзу, нужно подпереть пружинкой, для убирания люфта. Иначе, точно сфоккусировать - не выйдет.

[Wladimir_TS]

Опыт имеется. Просто те конструкции, что видел не отводят тепло от горячего дна диода. Пайку я не хочу применять - не будет возможности оперативной замены ЛД. Все-ж непрерывная работа. А не хочется сбивать юстировку, кадый раз снимая переднюю часть с оптического тракта.

Охлаждения само-собой по сигналу термодатчика принудительное, а габарит ограничен как и масса радиатора. Конечно можно уйти на дюральку Д16Т и в одну сторону выдвинуть габарит.

Дым до линзи не дойдет - специфика конструкции. Лазер возможно станет 405 нм 0,5 вт. Но отлаживаться придется на 445 нм. (габаритно одинаковы)


Второй момент - драйвер. Если есть практические схемы (любой сложности) обеспечивающие МОДУЛЯЦИЮ вкл/выкл не мнее 100 кГц.

Насчет пружины - буду иметь ввиду. На линзу пойдет привод с ШД через редуктор 10:1 примерно - руками туда подлезать сложно. (ну или коллекторник)

[Dmitry_nv]

Может такая схемка подойдет http://libixur.ru/2013/07/sinij-lazernyj-modul-na-2vt/

[As]

Конструируя драйвер для лазерного диода, не забудьте, что любое, даже кратковременное (типа, от разряда статики...) превышение тока мгновенно делает из лазера светодиод...
(хотя, в принципе, может и совсем потухнуть...)

[Wladimir_TS]

По хорошему драйвер вырождается вообще в 2х тактный усилитель с ОС по току нагрузкию Типа BB941... но дороговатое удовольствие.

Потому пока такую думаю :



Пока на скорую руку перерисовал. В схеме дефект - кабы быстр ADG719 - при переключении имеет место быть кратковременный выброс или провал. Надо переделывать, да и дифицитный ключик исключить.

Во вторых сурово умощнить каскад на VT1 - а то закрывать полевик с 2-3 нФ в затворе через 1 кОм это не есть хорошо. Ом 300 надо хотя-б и транзистор VT1 помощнее.

Если есть другие идея - принимаются оные.

Может такая схемка подойдет http://libixur.ru/2013/07/sinij-lazernyj-modul-na-2vt/

Всю жизнь был уверен, что любой светодиод питать рекомендуется СТАБИЛЬНЫМ ТОКОМ, а тут питают напряжением - по моему, схема не совсем корректна.

[Wladimir_TS]

Операционник лучше LM8272 поставить и каскад на VT1 упразднить на пару с R9 - как говориться даешь прямое подключение к затвору (фишка конкретного ОУ - для других ток перезаряда затворное емкости все-ж придется ограничить).

[Mike_Solo]

Очки надо бы, полно их на ибэе:
http://www.ebay.com/itm/Protective-Gogg ... 1c39365467
Что касается замера мощности - плоская стеклянная пластина под углом 45 град. на оси луча отразит как раз процент(ы) излучения вбок. Ну и съест немного, да...
Форма пятна будет определяться формой пучка на выходе диода, конечно же. Не думаю, что её можно исправить.
Чем собирать - я думаю любой подходящей линзой, которую удастся найти, хотя бы из старого объектива или копеечного бинокля. Это ж видимый спектр всё-таки.

[Microtech]

Линзы от фотоаппаратов и биноклей, сами по себе не пригодны. Они будут давать жуткие искажения, не позволяющие собрать излучение ЛД в мало расходящийся луч. Получится не аккуратная точка или лучик, а "крабовидная туманность". Можно использовать только весь объектив в сборе. Объектив - сложная конструкция, где половина линз -корректирующие. Просветление на линзах, обычно рассчитано для средних частот видимого света. (желто - зелёный)
Сине - фиолетовый свет, 445 или 405нм, будет заметно отражаться и поглощаться, при каждом переходе из стекла в воздух. Само толстое стекло, тоже будет поглощать. В итоге, КПД коллиматора будет низким, и большая часть излучения, уйдёт в разные стороны, в сам ЛД, и в тепло. Самый дорогой и навороченный объектив, в таком применении, будет работать хуже, чем одна пластмассовая асферическая линза из китайской указки за 30р.
Для защиты глаз, отлично подойдут желтые "стрелковые" очки. А ещё, есть красные очки, для лазерных строительных уровней. Они отлично съедают всю синеву и УФ. Желтый термостойкий каптоновый (полиимидный) скотч, наклеенный на простое стекло, полностью обрезает 445 и 405 нм.

[Mike_Solo]

Microtech, а вы знаете, почему в объективах фотоаппаратов столько линз? Объектив решает две сложные задачи - фокусировать на плоскость и делать это одинаково хорошо в видимом спектре. И с этой задачей уже вполне успешно справлялся четырехлинзовый тессар.
А с фокусировкой монохромного луча, если нет особых требований, вполне справится обычная собирающая линза.
Потом, с чего вы взяли, что пропускная способность бытовой оптики сильно хуже в диапазоне <450 нм?
Согласен, для создания параллельного пучка асферическая линзочка - то, что надо. Для фокусировки в пятнышко - чем угодно.

Для защиты глаз, отлично подойдут желтые "стрелковые" очки.

А есть данные, насколько они ослабляют в этом диапазоне?

[Microtech]

А есть данные, насколько они ослабляют в этом диапазоне?

Фиг его знает. Надо взять фотодиод и стрелочный показометр. На глаз, ослабление значительное. Более чем на порядок.
Плёнка каптонового скотча нагревается, и через некоторое время прогорает до дыры, при этом, за ней, пятно едва заметно. Когда я свечу лазером на желтые очки, плавится пластик. В уголке, на не значимом месте. За очками, излучение очень сильно ослаблено. Я рискую смотреть без опасений за зрение.

Для фокусировки в пятнышко - чем угодно

Это похоже действительно так. Только нужно выбирать короткофокусную линзу, так как излучение ЛД идёт с широким углом. Будет меньше потерь. Чтобы жарить муравьёв, пойдёт любая линза

с чего вы взяли, что пропускная способность бытовой оптики сильно хуже в диапазоне <450 нм?

Да просто каждая грань стекло-воздух, наверное, 20% съедает, а ещё, в толстом оптическом стекле видно луч. Это говорит о потерях.

[Mike_Solo]

На глаз, ослабление значительное. Более чем на порядок.

На порядок - это OD=1. Такие очи считаются настроечными. Как правило защитные начинаются с 4 порядка.
Для сотен мВт можно и с OD3 безобразничать. Возможно, жёлтые строительные настолько и задерживают, и каптон тоже.
Замерить бы... а коли нечем - то что-то полюбас лучше, чем ничего

Я рискую смотреть без опасений за зрение.

Но не прямо же в апертуру?

Только нужно выбирать короткофокусную линзу, так как излучение ЛД идёт с широким углом. Будет меньше потерь.

Кстати, да. Короткофокусной в объективе может и не найтись

Да просто каждая грань стекло-воздух, наверное, 20% съедает, а ещё, в толстом оптическом стекле видно луч. Это говорит о потерях.

По моему опыту не 20, но до 10% на переходе может отразиться. Но это такое, неизбежное зло...
Видимость луча - показатель лукавый, измерять надо. От мощного (больше 1 Вт) лазера даже 1% рассеяния видно хорошо.
Вот например, 10 ватт зелёнки (532нм) идут в чистом воздухе:

Луч отлично видно, но это не рассеяние на пыли - там очищенный воздух, это рассеяние на молекулах газов воздуха, потери при этом несущественные.
На зеркале, отражающем луч "садится" больше.

[Wladimir_TS]

Очки надо бы, полно их на ибэе:

Уже едут.

Что касается замера мощности - плоская стеклянная пластина под углом 45 град. на оси луча отразит как раз процент(ы) излучения вбок. Ну и съест немного, да...

Мне не мощность надо мерить, а фиксировать прохождение отклоняемого колеблющемся зеркалом луча через определенные точки. В них смонтированы скросные фотоприемники, осталось как-то защитить их от повреждения избыточной мощностью луча.

Чем собирать - я думаю любой подходящей линзой, которую удастся найти, хотя бы из старого объектива или копеечного бинокля. Это ж видимый спектр всё-таки.

[/quote]

Как выяснилось не все так просто - оказывается есть специальные объективы с 3мя аж линзами. Заказал так-же парочку вместе с очками.

[Wladimir_TS]

Желтый термостойкий каптоновый (полиимидный) скотч, наклеенный на простое стекло, полностью обрезает 445 и 405 нм.

Отлично - пойдет на фильтры к фотодиодам.