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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Mehrere laserchips auf einer C-Mount Laser Diode


Autor: Tobias (Gast)
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Hallo,
ich benötige Laser Dioden mit 4 verschiedene Wellenlängen zwischen 
1300nm und 2100nm für eine spektroskopische Anwendung. Jetzt habe ich 
mir einige Laser Dioden angesehen, und mir kam der Gedanke das es doch 
praktisch wäre, wenn man alle 4 Laserchips auf ein C-Mount Gehäuse 
aufbringt. Haltet ihr das für möglich? Wenn ja, hat jemand schon 
Erfahrungen mit sowas und wo könnte man sowas fertigen lassen?

Autor: Aahh (Gast)
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Ich wuerd die 4  Wellenlaengen mit einem Gitter kombinieren.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Mußt Du das dann noch einmalig in eine Optik fokussieren oder 
"justierst" Du das Gebilde dann jeweils neu?

Das ist ja schon mal wesentlich für die Anordnung zu wissen.

Autor: Aahh (Gast)
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Laserdioden haben eine derart schlechte Strahlqualitaet...

Autor: Tobias (Gast)
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Ich würde die 4 Laser gerne in einen LWL einkoppeln. Die Optik dazu muss 
ich mir noch überlegen. Wenn jemand ne Idee hat, ich bin für alle 
Vorschläge offen.
Ja ich weiss das Laserdioden ohne Optik eine schlechte Strahlqualität 
haben.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Wie wuerde die Optik denn aussehen wenn alle Laser auf demselben Mount 
waeren ? Was bedeutet LWL ? Eine Plastikfiber mit 1mm Durchmesser, oder 
was Feineres ?

Autor: Tobias (Gast)
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Nein kein Plastik, da die Wellenlängen bis 2100nm gehen wird es ein LOW 
OH Quarz Lichtwellenleiter werden müssen (Dicke etwa 200um). Über die 
Optik hab ich mir noch keine großen Gedanken gemacht, aber ich denke ich 
werde die Laserstrahlen mit einer Saphir Kugellinse in den LWL 
einkoppeln.
Bevor ich mir das alles zusammenstelle wüßte ich gern ob jemand schonmal 
mit sowas gearbeitet hat und damit positive oder negative Erfahrungen 
gemacht hat.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Ich kenn die verwendeten Technologien. Gut, also mit einer Linse in den 
Wellenleiter. Das bedeutet dass alle wellenlaengen vor der Linse schon 
auf derselben Achse daherkommen. Und zwar als Gaussian, nicht 
irgendwelcher Mist. Man kann nun mit einer Blende kommen und alle 
unerwuenschten radialen Modi wegschneiden, sofern man genug Power hat. 
Sonst muss man sich etwas mehr Muehe geben und die 
Diodenabstrahlcharakteristiken kollimierbar machen. Dies macht man 
entweder mit Asphaeren oder bei noch hoeherer Leistung mit zwei 
Zinderlinsen. Ich wuerd man auf Asphaeren gehen. Die sind aber 
wellenlaengenabhaengig, dh eine Linse pro Laser, dh die Kombination der 
Wellenlaengen mit einem Gitter kommt dann nach der Kollimation. Der 
Aufbau erfordert einiges an Einstellmoeglichkeiten ... andere wuerden 
ein Breadboard nehmen. Und eine Integration auf spaeter verschieben.

Autor: Tobias (Gast)
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Danke für die Tipps, aber meine Hauptfrage wäre gibt es überhaupt 
C-Mount Laser Dioden mit mehreren frei wählbaren Wellenlängen? Ist das 
technicht herstellbar? Ich kenne mich nicht mit den 
Herstellungsprozessen von Laserdioden aus. Würde ich nicht wenn ich den 
zweiten Chip aufbringe den ersten Chip mit feinen Staub oder Dämpfen 
kontaminieren und so schon schädigen?

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Natuerlich gibt es die nicht, denn die Nachfrage ist viel zu gering. Der 
Eine mochte 4 Wellenlaengen, der Andere durchstimmbar, der Andere alles 
moeglichst guenstig. Man kann sowas aber selbst bauen, das passende 
Equipment vorausgesetzt. Die Laserchips werden ja nicht mit 
sekundenkleber geklebt, sondern ueblicherweise gebondet, oder mit Druck 
kontaktiert. Bei einem Spektrometer geht es ja um Lichtleistungen im 
Submilliwattbereich, dh die Waerme kann kein riesiges Thema sein. Worum 
geht es denn ?

Autor: Tobias (Gast)
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Das Equipment habe ich gerade leider nicht zur Hand.
Es dreht sich um eine Feuchtemessung einer Papierbahn dafür soll eine 
Transmissionsmessung eingesetzt werden. Also das Licht soll durch die 
Papierbahn durchscheinen und auf der anderen Seite von einem Detektor 
aufgenommen werden. Deshalb ist wird auch eine Leistung von mehreren mW 
benötigt. Leider ist im Sensorkopf sehr wenig Platz. Und mit den 4 in 1 
Laserdioden hoffe ich eben diesen einzusparen.

Autor: F. V. (coors)
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Ich denke auch, dass du sowas nicht kriegen kannst. Das einzige, was mir 
jetzt einfaellt sind PS3 Dioden, die Blau, Rot und Infrarot haben. Das 
ganze gibt es aber nur weil Sony da mal eben nen paar Millionen von 
brauchte.

Beim einkoppeln in LWL wirst du viel Spass haben, da Dioden 
normalerweise nen Schlitzprofil haben. Normalerweise wuerde man da nen 
paar rechteckige Linsen fuer nehmen, da der Strahl unterschiedliche 
Divergenz parallel und im rechten Winkel zum Schlitz hat. Wenn du mit 
30% des Lichtes leben kannst, geht aber auch ne Linse mit sehr kurzer 
Fokuslaenge (1-3 cm).

Man koennte 4 einzelne Dioden nehmen und die per Strahlteiler kolinear 
in den LWL einkoppeln, ist aber eher teuer und aufwaendig.

Falls du was besseres findest, lass es uns wissen...

Felix

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Aha, ein spektrometer. Da kann man einiges Vereinfachen. Weshalb auf 
eine Faser wenn man gleich draufhalten kann. Die Strahlen muessen ja 
nicht durch den gleichen Querschnitt, koennen auch versetzt sein. Dann 
kann man noch vieles machen, indem man das Ganze mit Pulsen betreibt.

Autor: Tobias (Gast)
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Ich habe jetzt mit einem Vertreter der Firma OECA in Berlin gesprochen. 
Der mir versichert hat, dass es kein Problem wäre 4 Laserchips auf einen 
Kühlkörper zu montieren. Auch die Optik wäre machbar. Die Firme OECA 
bekommt die Laserchips zugeliefert, und bonded die dann selbst auf den 
Träger. Die haben sich darauf spezialisiert Kleinserien von optischen 
Systemen herzustellen. Ein schriftliches Angebot habe ich noch nicht 
bekommen, aber das soll diese Woche noch kommen. Wenn ich das bekommen 
habe lasse ich es euch wissen. Bin selber mal gespannt was drinsteht!

Autor: Tobias (Gast)
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Die Fasern müssen sein, da sich der Ganze Aufbau in einem Sensorkopf 
befindet. An dem Punkt wo die Laserdioden sitzen sollten kann ich die 
leider nicht kühlen. Für Spiegel sind zu viele Ecken und Kanten im Weg.

Autor: 1323 (Gast)
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mal so nebenbei, sind 1000nm nicht ziehmlich lang für Laser ? ich hätte 
gedacht die liegen bei  <600nm

Autor: Tobias (Gast)
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Laserdioden bekommt man in jeder erdenklichen Wellenlänge und 
Leistungsklasse, das richtige Kleingeld vorraus gesetzt;-). Die werden 
meisst in der Medizintechnik für spektroskopische Untersuchungen von 
Gasen genutzt. Diese Laserdioden bekommt man dann auch nicht mehr bei 
Reichelt oder Conrad. Ich glaube was du meinst sind Laserdioden für 
Komunikationstechnik.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Und weshalb kann man nicht die Dioden gleich aufs Papier richten und das 
Licht rausblasen ? Auf der anderen Seite wird dann irgendwas empfangen. 
Ich wuerd mir die Muehe mit dem Lichtleiter nicht machen, auch wenn's 
akademischer ausschaut.

Autor: Lumics (Gast)
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Hallo,

die Firma bei der ich arbeite (Lumics GmbH) fertigt HL-Laser und bondet 
diese auch auf mounts.

Du musst folgendes beachten: Deine vier Laser haben alle, je nach 
Materialsystem, völlig unterschiedliche Schwellströme, bzw. 
Wirkungsgrade.
Das heißt, du wirst nicht alle vier auf ein Substrat parallel löten 
können.
Mal abgesehen, dass es von der Verdrahtung auch nicht ganz ohne wäre.

Auch für die Firma bei der du angefragt hast ist das sicher ein 
Spezialauftrag und dem entsprechend wird auch dein Angebot aussehen...

Soll das Projekt für eine Firma/Uni sein? oder ist das aus rein privatem 
Interesse?
Vorstellen könnte ich mir vier fasergekoppelte Einzelmodule welche auf 
einen combiner (Stecker) gehen. Falls die Einkopplung in eine Faser für 
deine Anwendung wirklich notwendig ist!?

Gruß

Autor: Tobias (Gast)
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Die Laserdiode würde in einer Umgebungstemperatur von 50-60°C arbeiten, 
und das über viele Stunden in Folge. Das wird eine Kühlung der 
Laserdioden zwingend nötig macht. Leider befindet sich die Öffnung für 
die Laserdiode auf einer 1mm dicken Keramikplatte. Kühlen möchte ich die 
Diode über ein Peltier Elememt und dafür brauche ich eine Wärmesenke. 
Die Keramikplatte eignet sich dafür aber nicht. Also muss ich die 
Laserdiode versetzen und dann das Licht zu dieser Öffnung in der 
Keramikplatte bringen.

Autor: Tobias (Gast)
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Das Projekt ist Teil meiner Diplomarbeit für eine Firma. Ich soll einen 
weiteren Sensor in einen bereits vollgestopften Multisensor integrieren, 
und da ist Platz ein kostbares Gut. Im Moment versuche ich das ganze mit 
vier einzelnen Laserdioden bei denen dann die einzelnen LWL in einer 
Ferrule zusammengeführt werden.
Und du hast recht, die haben alle unterschidliche Schwellströme, aber 
wenn z.B bei einem C-Mount der Kühlkörper die Kathode und die 
Metallzunge am Chip die Anode ist und ich auf jeder der 4 Seiten einen 
Chip aufbonde kann mir das doch egal sein oder? Ich würde die mit der 
jeweils richtigen Strömen über die Anode versorgen und die hätten alle 
eine gemeinsame Kathode. Wie eine große glückliche Familie ;-)

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