Laser, Linse auf einen Punkt fokussieren

OP #3188602
Lesenswert?

Hallo Zusammen,

da mir bis jetzt immer kompetent in diesem Forum geholfen wurde hoffe 
ich auch das ich hier eine Frage über Laser loswerden darf.
Habe angefangen meinen alten Stiftplotter zum Laserplotter umzubauen.
Die Mechanischen und elektronischen Vorraussetzungen sind mittlerweile 
geschaffen. Teilweise durch die super Hilfe hier im Forum.


Jetzt aber zu meinem Problem:

Ich habe ein 400mw 808nm Infrared Laser Diode Module.
Leider lässt sich die mitgelieferte Linse nicht auf ein Punkt 
fokussieren sondern nur zu einem streifen (siehe Bild).
Gibt es vielleicht ein Linse die ich in dieses Gehäuse einbauen kann die 
sich dann auf einen Punkt fokussieren lässt?
OP #3188652
Lesenswert?

Hi, ja das ist ein Abbild einer Halogen Lampe. Wie schon richtig 
vermutet das ist die glühwendel. Ihr seid hier unglaublich! Selbst das 
entgeht euch hier nicht!

 Sorry wollte damit eigentlich zeigen das die Linse keinen Punkt 
fokussiert sondern einen streifen. Hatte deswegen die Linse mal unter 
meiner Halogenlampe gehalten.
Der Original Laserstrahl läst sich etwas schwerer abfotografieren da IR.
Gast #3188659
Lesenswert?

Eine Linse fokusiert Licht immer in der "Form" in der es von der 
Lichtquelle kommt. Ich sehe jetzt mal über die Verzerrungen die am 
Linsenrand entstehen hinweg. Bei einer Lichtquelle mit rundem 
Strahldquerschnitt wir das Abbild auch ein runder Punkt sein. Bei einem 
rechteckigen Strahldquerschnitt wird es ein kleines Rechteck. 
Ausgenommen sind Speziallinsen die eine Strahlform ändern könne die sind 
aber sehr teuer und deshalb bestimmt nicht dort verbaut.
Die meisten Diodenlasermodule liefern nun mal keinen kreisrunden Strahl. 
Meist ist der Strahl eliptisch oder aber ein Rechteck.
Gott sei dank verzerren normale Linsen den Lichtstrahl nichtbzw fast 
nicht. Das wäre sonst das aus für alle Optischen Geräte wie Mikroskope, 
Fernrohre usw. Du hast dich also mit einem Rechteckigen Lichtpunkt zu 
begnügen oder musst für teuer Geld spezielle Linsen kaufen.
#3188663
Lesenswert?

Harald Müller schrieb:
> Sorry wollte damit eigentlich zeigen das die Linse keinen Punkt
> fokussiert sondern einen streifen.
Ja was erwartest Du denn? Mit einer Linse kann eine Abbildung eines 
Gegenstands (in diesem Falle der Glühwendel bzw. des Strahlprofils an 
der  Austrittsfacette der Laserdiode) erzeugt werden:
http://de.wikipedia.org/wiki/Linsengleichung

> Jetzt noch mal zum C-Mount Laser Modul.
C-Mount ist ein Standard, der eine mechanische Verbindung von optischen 
Elementen beschreibt:
http://de.wikipedia.org/wiki/C-Mount
Mit den Strahlparametern von Lasern hat das nichts zu tun.
OP #3188681
Lesenswert?

Ich verstehe, also liegt das ganze nicht an der Linse sondern am 
Lasermodul.
Wie dumm von mir! Ist ja auch logisch (auch ohne wikipedia zu lesen). 
Das lange  Wochenende scheint mir wohl nicht ganz bekommen zu sein ;-) 
Sorry für diese Blöde frage!

Wenn ich das richtig verstehe wäre mein Problem gar nicht so einfach zu 
lösen da man wahrscheinlich nicht einfach aus einem Rechteck einen Punkt 
machen kann. Oder gibt es so eine Art Prisma oder ähnliches das den 
Laser annähernd als Punkt darstellt?
Am besten das ganze zum erschwinglichen Preis.
#3188689
Lesenswert?

Harald Müller schrieb:
> Ich verstehe, also liegt das ganze nicht an der Linse sondern am
> Lasermodul.
> Wenn ich das richtig verstehe wäre mein Problem gar nicht so einfach zu
> lösen da man wahrscheinlich nicht einfach aus einem Rechteck einen Punkt
> machen kann.

Wie prüfst Du denn die Form des Infrarot-Laserstrahls? Wie kommst Du zu 
dem Schluss, dass der auch rechteckig ist?

Viele Grüße,
        Simon
#3188691
Lesenswert?

Du solltest dich zunächst eingehend mit den Eigenschaften von 
Laserquellen und kohärentem Licht befassen, bevor du deine Bastelei 
weiter betreibst.

Eine Laserdiode läßt sich nicht durch eine Halogenlampe darstellen.

Lies mal was über Kollimator-Optik...

Und pass auf deine Augen auf.
#3188693
Lesenswert?

Eine Laserdiode wird nie einen Punkt bringen. Weil der Emitter eben auch 
kein Punkt ist. Eine Diode hat eine langsame Achse, und eine schnelle 
Achse, die beiden unterscheiden sich durch die Divergenz. Eine 
asphaerische Linse tut was sie kann.
Was man machen kann, ist das Licht durch ein Pinhole zu lassen, was aber 
Leistung frisst.

Fuer ein sauberen Strahl benoetigt man einen Gas-, oder 
Festkoerperlaser.
#3188696
Lesenswert?

Harald Müller schrieb:
> Wenn ich das richtig verstehe wäre mein Problem gar nicht so einfach zu
> lösen da man wahrscheinlich nicht einfach aus einem Rechteck einen Punkt
> machen kann.

So ist es. Ein "Fokuspunkt" ist sowieso nur eine Idealisierung. In der 
Realität gibt es immer einen minimal erreichbaren Durchmesser des Fokus. 
Auch hier wieder ein Wikipedia-Link:
http://de.wikipedia.org/wiki/Strahlparameterprodukt
Zunächst musst bekannt sein, welche Leistungsdichte im Fokus für Deine 
Anwendung notwendig ist. Dann kann anhand der Daten Deines Lasers eine 
passende Optik (entscheidend sind Strahlaufweitung und Brennweite) 
ermittelt werden.

> Oder gibt es so eine Art Prisma oder ähnliches das den
> Laser annähernd als Punkt darstellt?
Mit Hilfe unsymmetrischer Linsen (z.B. Zylinderlinsen) kann das Abbild 
eines Gegenstands "umgeformt" werden. Die Gesetze hinsichtliche der 
"Fokussierbarkeit" lassen sich aber auch damit nicht umgehen.
Gast #3188699
Lesenswert?

Ich gebe zu den Thread nur überflogen zu haben, aber woher weißt du denn 
eig., dass dein abgebilteter Laserstrahl eine rechteckige Form hat? Denn 
wie schon mehrfacht jetzt erklärt, muss ja dann die Austrittsöffnung 
rechteckig sein. Das kann natürlich sein, aber... würde mich wundern.

Wenn du unbedingt etwas rundes haben möchtest, wie wär's denn mit einer 
Blende? Klar verlierst du dann Leistung und verbrätst das an der Blende, 
aber bevor du hier die abstrusisten, optischen Konstrukte auffährst, 
würd ich darüber nachdenken, ob du nicht mit halber geschwindigkeit und 
halber Leistung den selben Effekt bekommst, wie bei voller Leistung.
Gast #3188723
Lesenswert?

Tipp: 808 nm sieht fast jede Digitalkamera, mein Mobiltelefon 
funktioniert jedenfalls wunderbar ... halt alles, wo der IR-Filter nicht 
zu teuer sein durfte ;-)
Damit lassen sich Laser gut ausrichten. Wahrscheinlich musst Du die 
Leistung reduzieren, um den Kamerachip nicht zu übersteuern.
OP #3188813
Lesenswert?

Hallo Zusammen,

tatsächlich konnte ich durch meine Digitalkamera sehen das der 
Lasertrahl rechteckig auf die Oberfläche auftritt.
Leider ist der Strahl in dieser Form zu schwach. Um Dinge einbrennen zu 
können benötige ich einen Punkt.

Hintergrund:
Möchte gerne Formen und Buchstaben auf Lederteile einbrennen.

Was meine Auge angeht schütze ich diese mit einer Laserschutzbrille für 
den IR Bereich
Gast #3188816
Lesenswert?

Es kommt aber garnicht so sehr darauf an, ob der Laserfleck nun rund 
oder eckig ist, er muss nur klein genug sein, um die Leistung 
entsprechend zu konzentrieren. Wenn das Abbild der Austrittsfläche zu 
groß ist, kann das z.B. daran liegen, dass die Brennweite der Linse 
nicht kurz genug ist.

Wenn du herausfinden könntest, welche Laserdiode in deinem Modul steckt, 
sollte sich in den Datenblättern die Geometrie der Austrittsfläche 
finden lassen. Über etwas Dreisatz-Rechnen und der gewünschten 
Leistungsdichte am Zielort lässt sich die passende Brennweite und 
Entfernung berechnen ...
#3188820
Lesenswert?

Einbrennen ? Eine 400mW diode ist zwar nicht klein, aber fuer solche 
Projekte doch etwas schmalbruestig. Stell dir vor , du haettest einen 
Loetkolben von 400mW und wuerdest da etwas aufm Leder rumstochern. Da 
geschieht nichts, oder sehr lange nichts. Man sollte das Geplottete ja 
auch sehen... dh es sollte nicht eine Strichbreite von 10um haben
OP #3188833
Lesenswert?

Was die mW zahl angeht hat hier im Forum mal jemand berichtet das es 
klappt.
Beitrag "290 mw Lasercutter zu verkaufen!!"
Er hat mit einem 290mW Laser schöne Ergebnisse auf Holz erzielt.


@ Frank
Du hast recht! Ob der Laser nun einen Punkt oder eine Rechteck darstellt 
ist wohl egal.
Wichtig ist nur das ich den Strahl so klein Fokussiert bzw. gebündelt 
bekomme das er viel Hitze erzeugt.
#3188985
Lesenswert?

Allerwelts-Linsen mit relativ grossem Durchmesser sind nicht geeignet, 
um einen dünnen Laserstrahl exakt zu fokussieren. Die sammeln das Licht 
von mehreren zig mm², und bündeln es auf wenige mm². Die Mitte der Linse 
dürfte nicht die Genauigkeit besitzen, um den dünnen Laserstrahl auf 
sub-mm Bereiche sauber zu fokussieren.
Dazu benötigt man Speziallinsen, die innerhal des kleinen Durchmessers 
des Laserstrahls einen präzisen Schliff haben. Auch die Brennweite 
sollte deutlich kürzer sein.

Eine Fokusierlinse aus einem alten CD-, oder DVD-Player/Brenner dürfte 
da eher geeignet sein. Die Trackbreite einer DVD beträgt 0,74µm und die 
Pit-Länge mindestens 0,4µm. Die Brennweite ist im mm-Bereich.
#3189645
Lesenswert?

Harald Müller schrieb:

> Wenn ich das richtig verstehe wäre mein Problem gar nicht so einfach zu
> lösen da man wahrscheinlich nicht einfach aus einem Rechteck einen Punkt
> machen kann.

Wieso? Dafür hast Du doch die asphärische Linse. Wenn Du die im
rechten Winkel zu Deiner rechteckigen Austrittsöffnung anordnest,
hast Du zumindest etwas Punktähnliches. Ob die Fokussierung für
Deine Zwecke ausreicht, müsstest Du nochmal untersuchen. Da man
solche asphärischen Linsen m.W. bei allen Diodenlasern einsetzt,
gehe ich davon aus, das es auch bie Dir funktionieren wird. Du
solltest aber bei Deinen Versuchen nie vergessen, das Infrarot-
Laser um ein vielfaches gefährlicher als sichtbare Laser sind.
Während Du sonst die Gefahr siehst, gibt es diese Schutzfunktion
bei IR-Lasern nicht. Und gefährlich ist nicht nur der Strahl
selbst, sondern auch dessen Reflektion von blanken Metallteilen.
Gruss
Harald

Antwort schreiben

Bitte melde dich an, um einen Beitrag zu schreiben.

oder

Mit Google-Account einloggen

Die Registrierung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.

Jetzt registrieren