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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Wie hoch muss der Monitordiodenstrom sein?


Autor: ftf (Gast)
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Hallo, ich habe gesucht, aber bisher nichts gefunden.

Ich möchte eine Laserdiode mit 1mW betreiben. Bei Conrad hab ich dieses 
Datenblatt zu einer billigen Laserdiode gefunden:

http://www2.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/1...

Weiter unten findet sich unter "EXAMPLE of PEPRESENTATIVE 
CHARACTERISTICS" ein Verlauf wo man sieht, dass der Monitorstrom nahezu 
direkt proportional zur Ausgangsleistung ist.
Oben in den Tabellen finde ich für den Monitordiodenstrom andere 
angaben:

"Monitordiodenstrom Po=5mW   Min: 0.1mA  Typ: 0.2mA  Max: 0.5mA"

Der Strom den man weiter unten sieht, beträgt aber ca. 0.17mA. Außerdem 
verwirrt mich diese Angabe in der Tabelle ein wenig.

Es ist ja die Leistung mit 5mW angegeben. Aber die Tabelle sagt ja dann 
aus, dass für 5mW der Strom irgendwo zwischen 0.1mA bis 0.5mA liegen 
muss.

Die Graphen unten sind auch nur mit EXAMPLE benannt, so dass ich denke, 
dass man da mal bei EINER Laserdiode gemessen hat und von der die 
Messwerte da eingetragen hat.

Also meine Frage: Ist das so richtig? Ist der Monitordiodenstrom der bei 
verschiedenen Laserdioden bei 5mW fließt verschieden?
Wie finde ich den am besten raus? Ich hätte einige Photodioden da die 
eine A/W Angabe oder sowas im Datenblatt haben. Die sind zwar in der 
Wellenlänge nicht maximal empfindlich (sondern nur so ca. 65%), aber das 
kann man ja rausrechnen.

Also würd ichs so machen: Poti an die Laserdiode dran und diese (erstmal 
ohne optik, dann isses nicht ganz so gefährlich), auf die Photodiode 
richten (die is groß genug, da passt das normalerweise schon drauf). 
Dann dreh ich so lange auf bis ich knapp an den errechneten Photostrom 
der Photodiode komme. Dann messe ich den Monitorstrom meiner Laserdiode.
Wenn ich den dann durch 5 Teile (ist vermutlich linear genug der 
verlauf, oder?), dann bekomme ich den Monitorstrom den ich für 1mW 
brauche. Stimmt das so?

Alles weitere könnte dann nämlich eine schon fertige Schaltung 
übernehmen.

Autor: Aehh (Gast)
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Ja. Offensichtlich haben die monitordiodenstroeme eine gewisse Streuung. 
Die beschriebene Methode mit der externen Photodiode koennte man 
anwenden wenn man ein Kalibration haette. Hmm. Sich einfach darauf zu 
verlasen dass die Photodiode 0.7mA/mW * 65% bringt ... Hmm. Aber in 
Ermangelung von etwas Besserem. Ja. Kann man machen. Ich wuerde aber 
nicht ganz ans Limit gehen, sondern nur auf 70%.

Autor: ftf (Gast)
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Die "spektrale Empfindlichkeit" der Photodiode ist mit 0.62 A/W 
angegeben. Bei 650nm hat es noch 70% Empfindlichkeit.

Der A/W-Wert ist ja recht genau angegeben deshalb denke ich nicht dass 
es da allzu große Abweichungen gibt. Ich werde die Laserdiode natürlich 
nicht auf 100% der Leistung laufen lassen, sondern eher um einiges 
niedriger damit es keine Probleme gibt.
Da ich eh geplant habe anstatt 5mW nur 1mW zu verwenden dürfte ich da 
genügend Freiraum haben.


Zu der Optik vor der Laserdiode: Ich hab zuhause einige Kollimatorlinsen 
mit verschiedenen Brennweiten. Bei manchen muss man eben näher an die 
Laserdiode hin, dass man nen guten Strahl kriegt, bei den anderen 
weniger nah und es fällt Licht "ungenutzt" daneben vorbei.

Reichelt bietet 3 verschiedene Brennweiten an die auch gleich viel 
kosten.

Ich habs bisher mit verschiedenen Linsen geschafft einen Punkt zu 
erzeugen, aber weshalb gibts dann verschidene? Welche ist da am besten? 
Hängt das von der Anwendung ab?

Autor: Ulrich (Gast)
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Oft kreigt man zu laserdioden auch gleich individuelle Daten. Da steht 
dann drin wie viele mA/mW optischer Leistung man bei dem Exemplar hat.

Wenn man die Daten nicht hat, muß man halt selber nachmessen, mit einem 
Empfänger bekannter Empfindlichkeit.

Autor: ?? (Gast)
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Die ausgemessenen Laserdioden kosten etwas mehr als solche ohne Daten.

Das Problem mit der externen Photodiode ist nicht die Streuung des 
Wertes A/W, sondern andere Details. zB der richttungsabhaengige 
Reflexionsfaktor. Wahrscheinlich ist er auch noch polarisations- und 
wellenlaengenabhaengig.

Zu den Linsen. Die Linsen unterscheiden sich nicht nur durch die fokale 
Distanz, sondern auch durch die numerische Apertur. Wenn die Laserdiode 
zB eine numerische Appertur von 60 Grad hat, die Linse aber nur 15 Grad 
macht, so verschwindet 90% des Lichtes schon vor der Linse.

Autor: ?? (Gast)
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Eine Praezisierung. Die numerische Apertur ist der Arctan des halben 
Oeffnungswinkels. Laserdioden haben uelicherweise einen grossen 
Oeffnungswinkel in die eine Richtung un und einen kleinen in die Andere.

Autor: ftf (Gast)
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Ok danke! Die Angaben habe ich sowohl im Datenblatt, als auch in der 
Praxis feststellen können.

Bei den Linsen die habe ist N.A. 0.4 und 0.12

Wie kann ich nun berechnen wieviel Licht dass durchkommt (z.B. bei der 
oben genannten Laserdiode)?

Und wie könnte ich dann herausfinden welche Linse ich zu dieser 
Laserdiode am besten verwenden sollte?
Hab schon Gegoogelt aber bin auf keinen grünen Zweig gekommen :-(

Autor: ?? (Gast)
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Die NA der Linse auf dem Abstrahldiagramm der Laserdiode Eintragen und 
Multiplizieren. Dh alles ausserhalb des Winkels der Linse auf Null 
setzen. Jetzt noch aufintegrieren.

Kurz, wenn die Laserdiode ein groesseres NA wie die Linse hat geht was 
verloren. Wobei die Laserdiode einen grossen Winkel in der einen und 
einen kleinen Winkel in der anderen Richtung hat.

Autor: Ulrich (Gast)
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Wenn man eine genügend große Fotodiode hat, genügt es die Fotodiode 
einfach direkt davor zu halten. Direkt am Ausgang der Laserdioden ist 
der Strahl oft nicht mal 1 mm breit, und in die andere Richtung noch 
deutlich weniger.

Das einzige was dann nich bleibt ist die Richtungsabhängigkeit der 
Refelxion. Bis zu den etwa 45 Grad die man vom Laser bekommt wird der 
Effekt nicht so groß sein. Wenn man will könnte man das auch noch 
ausmessen, ist aber eher nicht nötig.

Die Wellenlängenabhängigkeit der Empfänger findet man im Datenblatt, und 
hier gibt es auch nur geringe Exemplarstreuungen.

Autor: ftf (Gast)
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ok danke... und wie hängt das jetzt alles zusammen? je nach brennweite 
muss ich ja weiter hin bzw. weg von der laserdiode.

Heißt das also, dass es das beste ist, wenn die Brennweite möglichst 
klein als auch die numerische Apertur möglichst groß ist? Wenn ich näher 
dran bin fange ich ja mehr Licht auf (das nicht an der Linse 
vorbeigeht!), bei einem höheren NA ist der Winkel bei dem man etwas 
reinkriegt auch größer, oder?

Autor: Ulrich (Gast)
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Um viel Licht aufzufangen braucht man eine große NA. Je nach Lasersiode 
braucht man schon eine sehr große NA um alles Licht aufzufangen. Linsen 
mit sehr großer NA sind aber oft teuer bzw. von schlechter Qualität. 
Wenn man die volle Leistung nicht bracht, kann man auch mit einer etwas 
kleineren NA auskommen. Die Brennweite bestimmt u.A. wie breit der 
Strahl wird. Wenn man die Größe der Linse (NA) ausnutzt, dann wird der 
Strahl so breit wie die Linse groß ist.

Die NA gibt den Winkelbreich vor, der genutz wird, unabhängig von der 
Brennweite.

Wenn es nur um die Messung geht, kann aber auch ohne Linse auskommen: 
einfach ganz dicht ran.

Autor: ftf (Gast)
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Die Linse brauche ich ja für "danach", also wenn das ganze weitergebaut 
wird.

Ich hatte schonmal mit ner Linse mit hoher Brennweite und kleiner N.A. 
getestet: Bei richtiger Einstellung geht ein ca. 4mW starker Strahl noch 
sichtbar bis über 100Meter an eine weiße Wand.

Mit der anderen Linse konnte ichs noch nicht testen, kommt aber 
demnächst ;-)

Autor: ftf (Gast)
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Jetz muss ich doch nochmal kurz fragen damits mir wirklich klar wird:
was ist denn am sinnvollsten von den 3 Linsen zu nehmen?

Autor: aha (Gast)
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Wenn's geht, geht's ja. Kannst denn einen Unterschied feststellen ?

Autor: ftf (Gast)
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ja kann ich schon...
hab 2 verschiedenen Linsen da. Bei der einen war es (gefühlt!) schwerer 
den Strahl gut einzustellen, das war die die Näher da ist. Bei der 
anderen war das einfacher, die hat aber ne niedrige N.A.

und da häng ich ja gerade auch: Ich verstehe welche Linsen es gibt und 
was für Funktionen die haben bzw. welche Eigenschaften die haben. 
Allerdings weiß ich trotzdem nicht welche dann die optimalste ist...

Das nächste wäre dann aber wie man die Linse auch gut dran befestigen 
kann ;-)

Autor: aha (Gast)
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Die Linsenbefestigung ... fuer Leute ohne ausgedehnete mechanische 
Moeglichkeiten - eher schwierig. Dafuer gibt es dann fertige 
Laserdiodenlinsen. zB bei Thorlabs.
http://www.thorlabs.com/navigation.cfm?Guide_ID=11
http://www.thorlabs.com/NewGroupPage9.cfm?ObjectGr...
http://www.thorlabs.com/NewGroupPage11.cfm?ObjectG...

Autor: ftf (Gast)
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ok dann wird wieder was selbstgebasteltes, die  Teile sind für die 
Anwendung viel zu teuer...

bei meinen ersten versuchen hab ich das alles mit 2 Streichhölzern und 
Heißkleber gemacht. Hat an sich perfekt funktioniert ;-) Dieses mal 
wirds hoffentlich etwas robuster... Da die Laserdiode danach vermutlich 
(ganz ist das noch nicht klar!) auf eine Platine gelötet wird hab ich 
auch die Möglichkeit da dünne Stäbchen aus Metall mit durchzulöten wo 
ich dann irgendwie (??sekundenkleber??) die Linse dranmache^^

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