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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Laser auf Photodiode übertragen


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Autor: Ko C. (ktoc)
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Hallo Community,

ich habe schon diverse Foren durchsucht und konnte leider keine Hilfe 
finden. Da ich auch keine Ahnung habe, wie sowas funktionieren soll, 
wende ich mich an Euch und bitte um Hilfestellung.

Und zwar möchte ich den Strahl einer Laserdiode, die mit einer 
Wellenlänge von 900 nm arbeitet, auf eine Photodiode von Hamamatsu s5971 
übertragen.

Die Abkapslung sollte via Lichtwellenleiter/Glasfaser geschehen. Kennt 
Ihr zufällig Methoden Laserstrahlen auf eine Photodiode zu übertragen, 
ohne direkte Bestrahlung? Ich habe leider gar keine Ahnung und bin eine 
Laie in der Hinsicht.

Danke für die Antworten!!!

Autor: Martin B. (martin_b97)
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Hallo,

wie willst du Laserstrahlung "ohne direkte Bestrahlung" auf eine 
Photodiode übertragen? Auch das mit der Abkapselung verstehe ich nicht.

Bitte erkläre dein Problem etwas detaillierter, dann kann dir sicher 
auch geholfen werden.

Grüße,
Martin

Autor: MaWin (Gast)
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Ko C. schrieb:
> Laser auf Photodiode übertragen

Nimm Thermotransfer. Passende Geräte haben hier einige für 
Leiterplattenherstellung gebaut.

Autor: mukel (Gast)
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Über welche Datenrate sprechen wir? Und welche Distanz?

Du möchtest also einen Lichtwellenleiter von Laser/Lichtquelle zur Diode 
verlegen. Zielt deine Frage auf die Aufnahme der LWL am Empfänger ab?

Autor: MiWi (Gast)
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Ko C. schrieb:
> Hallo Community,
>
> ich habe schon diverse Foren durchsucht und konnte leider keine Hilfe
> finden. Da ich auch keine Ahnung habe, wie sowas funktionieren soll,
> wende ich mich an Euch und bitte um Hilfestellung.
>
> Und zwar möchte ich den Strahl einer Laserdiode, die mit einer
> Wellenlänge von 900 nm arbeitet, auf eine Photodiode von Hamamatsu s5971
> übertragen.
>
> Die Abkapslung sollte via Lichtwellenleiter/Glasfaser geschehen. Kennt
> Ihr zufällig Methoden Laserstrahlen auf eine Photodiode zu übertragen,
> ohne direkte Bestrahlung? Ich habe leider gar keine Ahnung und bin eine
> Laie in der Hinsicht.

Ernstgemeinte Frage: warum machst Du was von dem Du so keine Ahnung hast 
wie es Dein Text vermittelt?

Und warum machst Du das mit der gewählten Wellenlenge. Die ist qua ihrer 
Unsichtbarkeit ein bissi schwierig zum Erlangen von... Selbsterkenntnis.

Das IR-Laser gar nicht gut für die Augen sind weißt Du eh, da braucht 
man Dich nicht zu warnen...

Autor: Dampfheuler (Gast)
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Ich empfehle einen Faserkoppler. Das ist eine Einheit. Eine Aufnahme 
fuer eine Laserdiode, eine Optik und eine Aufnahme fuer eine Faser. zB 
Bei Thorlabs.

Autor: U. M. (oeletronika)
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Hallo,
> Ko C. schrieb:
> Da ich auch keine Ahnung habe, wie sowas funktionieren soll,
> wende ich mich an Euch und bitte um Hilfestellung.
> Und zwar möchte ich den Strahl einer Laserdiode, die mit einer
> Wellenlänge von 900 nm arbeitet, auf eine Photodiode von Hamamatsu s5971
> übertragen.
Erkläre, was du eigentlich bezwecken willst!
Frage nicht danach, wie eine Lösung umsetzbar ist, von der du eh keine 
Ahnung hast.
https://tty1.net/smart-questions_de.html#beprecise
Gruß Öletronika

Autor: Ko C. (ktoc)
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Ich habe eine ToF Kamera, die mit einer Laserediode Objekte ausleuchtet. 
Meine Aufgabe bestand darin, eine Transimpedanzverstärkerschaltung zu 
bauen, die den Laserstrahl detektiert. Dabei soll keine direkte 
Bestrahlung erfolgen.
Zum Testen habe ich natürlich eine direkte Bestrahlung durchgeführt. 
Meine Schaltung funktioniert bei direkter Bestrahlung. Jedoch besteht 
die Aufgabe darin, das Laserlicht durch eine 
Glasfaserverbindung/Lichtwellenleiter auf die Photodiode zu leiten.

Autor: Ko C. (ktoc)
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Ja genau, also welche Methoden gibt es. Wie ist das umsetzbar. Hab 
nirgendswo aussagekräftige Lösungen gefunden.

Autor: Dampfheuler (Gast)
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Ja, dann mach doch einfach mal. zB mit Heissleim ankleben. Die Effizient 
wir nicht ganz optimal sein. aber etwas Licht wird durchkommen.

Autor: Ko C. (ktoc)
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> Ernstgemeinte Frage: warum machst Du was von dem Du so keine Ahnung hast
> wie es Dein Text vermittelt?
>
> Und warum machst Du das mit der gewählten Wellenlenge. Die ist qua ihrer
> Unsichtbarkeit ein bissi schwierig zum Erlangen von... Selbsterkenntnis.
>
> Das IR-Laser gar nicht gut für die Augen sind weißt Du eh, da braucht
> man Dich nicht zu warnen...

Das der IR-Laser nicht gut für die Augen sind, weiß ich. Obwohl der 
gefiltert sein soll, muss ich dennoch darauf achten.

Meine Aufgabe besteht darin, eine Methode dafür zu untersuchen 
gegebenfalls umzusetzen.

Autor: Sven B. (scummos)
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Ko C. schrieb:
> Ich habe eine ToF Kamera, die mit einer Laserediode Objekte ausleuchtet.
> Meine Aufgabe bestand darin, eine Transimpedanzverstärkerschaltung zu
> bauen, die den Laserstrahl detektiert. Dabei soll keine direkte
> Bestrahlung erfolgen.

Diese Beschränkung macht in der präsentierten Form keinen Sinn bzw. ist 
unverständlich. Was soll das heißen? Dass die PD nur Streulicht von 
anderen Objekten detektiert?

Ob IR-Laser "gut für die Augen" sind oder nicht, hängt von der 
Wellenlänge ab. Besonders gefährlich sind die bei z.B. 800 nm, weil man 
sie nicht mehr sieht. Oft werden für solche Anwendungen aber auch 1550 
nm o.ä. verwendet, die bei gleicher Leistung deutlich ungefährlicher 
sind als sichtbare Laser.

Autor: Ko C. (ktoc)
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> Diese Beschränkung macht in der präsentierten Form keinen Sinn bzw. ist
> unverständlich. Was soll das heißen? Dass die PD nur Streulicht von
> anderen Objekten detektiert?
>
> Ob IR-Laser "gut für die Augen" sind oder nicht, hängt von der
> Wellenlänge ab. Besonders gefährlich sind die bei z.B. 800 nm, weil man
> sie nicht mehr sieht. Oft werden für solche Anwendungen aber auch 1550
> nm o.ä. verwendet, die bei gleicher Leistung deutlich ungefährlicher
> sind als sichtbare Laser.

Die PD wurde für die Laserdiode dementsprechend ausgewählt. Sie ist für 
eine Wellenlänge von 900 nm empfänglich, also nur für die Laserdiode. 
Das Umgebungslicht oder andere Störfaktoren beeinflussen nicht die PD.

Folgendes zu meinem Versuchsaufbau:
Meine ToF Kamera und meine Transimpedanzschaltung sollen nebeneinander 
aufgestellt werden. Sobald die ToF Kamera zum Einsatz kommt, soll meine 
Transimpedanzschaltung, die an einem Oszilloskop angeschlossen ist, dem 
Benutzer mitteilen, ob das Laserlicht aktiviert wurde. Dazu soll von der 
Kamera Laserlicht zur PD mittels einer Verbindung, sprich einem LWL, 
übertragen werden. Es ist klar, dass dadurch nicht die vollständige 
Lichtleistung übertragen wird. Es soll ja nur einen Teil des Laserlichts 
an die PD übertragen werden. Da ich leider nicht weiß, wie solch eine 
Verbindung zu Stande kommen soll, möchte ich mich gerne im Forum nach 
Erfahrungen, Beispielen und Lösungsvorschläge umhören. Ich hoffe, ich 
habe mich diesmal klarer ausdrücken können. Falls noch Fragen offen 
stehen, so beantworte ich auch gerne diese.

Autor: MiWi (Gast)
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Ko C. schrieb:
>> Diese Beschränkung macht in der präsentierten Form keinen Sinn
> bzw. ist
>> unverständlich. Was soll das heißen? Dass die PD nur Streulicht von
>> anderen Objekten detektiert?
>>
>> Ob IR-Laser "gut für die Augen" sind oder nicht, hängt von der
>> Wellenlänge ab. Besonders gefährlich sind die bei z.B. 800 nm, weil man
>> sie nicht mehr sieht. Oft werden für solche Anwendungen aber auch 1550
>> nm o.ä. verwendet, die bei gleicher Leistung deutlich ungefährlicher
>> sind als sichtbare Laser.
>
> Die PD wurde für die Laserdiode dementsprechend ausgewählt. Sie ist für
> eine Wellenlänge von 900 nm empfänglich, also nur für die Laserdiode.
> Das Umgebungslicht oder andere Störfaktoren beeinflussen nicht die PD.
>
> Folgendes zu meinem Versuchsaufbau:
> Meine ToF Kamera und meine Transimpedanzschaltung sollen nebeneinander
> aufgestellt werden. Sobald die ToF Kamera zum Einsatz kommt, soll meine
> Transimpedanzschaltung, die an einem Oszilloskop angeschlossen ist, dem
> Benutzer mitteilen, ob das Laserlicht aktiviert wurde. Dazu soll von der
> Kamera Laserlicht zur PD mittels einer Verbindung, sprich einem LWL,
> übertragen werden. Es ist klar, dass dadurch nicht die vollständige
> Lichtleistung übertragen wird. Es soll ja nur einen Teil des Laserlichts
> an die PD übertragen werden. Da ich leider nicht weiß, wie solch eine
> Verbindung zu Stande kommen soll, möchte ich mich gerne im Forum nach
> Erfahrungen, Beispielen und Lösungsvorschläge umhören. Ich hoffe, ich
> habe mich diesmal klarer ausdrücken können. Falls noch Fragen offen
> stehen, so beantworte ich auch gerne diese.

Das, worauf Du achten mußt ist, das Dein Koppler, egal ob das eine 
Faser, Glasscheibe, Plastikprisma oder sonst was ist für die 900nm 
transparent ist. Das Streulicht ist eh nicht üppig und es wäre 
ungeschickt wenn Du dann noch das spärliche, das übrigbleibt durch die 
Faser weiter dämpfst.

iaW: Wenn Dein Detektor funktioniert dann schau, das der genug Licht 
bekommt. Wie Du das mechanisch löst ist Dein Geschick...

blöde Frage: die meisten ToF-Teile die ich kennen muß man/kann eh manuel 
einschalten. Damit läßt sich relativ einfach die Stromaufnahme des Teils 
vermessen und die vielleicht problematische optische Erkennung umgehen.

Viel Erfolg

Autor: georg (Gast)
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Ko C. schrieb:
> Sobald die ToF Kamera zum Einsatz kommt, soll meine
> Transimpedanzschaltung, die an einem Oszilloskop angeschlossen ist, dem
> Benutzer mitteilen, ob das Laserlicht aktiviert wurde

Sofern man aus deinen wirren Angaben überhaupt etwas schliessen kann, 
heisst das doch, dass nur ein kleiner Teil des Laserlichts auf deinen 
Sensor geleitet werden darf. Wenn man den Laserausgang in einen LWL 
einspeist wie mehrfach vorgeschlagen würde ja das Objekt nicht mehr 
beleuchtet.

Oder ist das auch wieder ganz falsch verstanden?

Georg

Autor: Wolfgang (Gast)
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Ko C. schrieb:
> Die PD wurde für die Laserdiode dementsprechend ausgewählt. Sie ist für
> eine Wellenlänge von 900 nm empfänglich, also nur für die Laserdiode.
> Das Umgebungslicht oder andere Störfaktoren beeinflussen nicht die PD.

Das ist Unsinn.
Guck dir mal im Datenblatt der S5971 auf S.2 die Abbildung "Spectral 
Response" an. Bei 532nm (grün) sieht die immer noch 42% (verglichen mit 
900nm). Von "nicht beeinflussen" ist das meilenweit entfernt.

Autor: Sven B. (scummos)
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Was ist denn überhaupt das Ziel des ganzen Zaubers?

Autor: Ko C. (ktoc)
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Sven B. schrieb:
> Was ist denn überhaupt das Ziel des ganzen Zaubers?

Das Ziel ist "die Detektion des Einschaltzeitpunktes des Lasers der ToF 
Kamera"

Dazu ist ein Transimpedanzverstärker entwickelt worden, welcher das 
Laserlicht delektieren kann.
Hauptproblem ist, einen Weg zu finden, dass das Laserlicht der Kamera 
auf die Photodiode der TIA Schaltung zu leiten.
Irgendwie eine Methode finden, mit Lichtwellenleiter oder sonst etwas 
das zu realisieren. Ich lade gleich zwei Fotos hoch. Vielleicht ist das 
dann verständlicher.

Autor: Ko C. (ktoc)
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Angehängte Dateien:

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Bild Tof Kamera

Markierung mit 1 = Kameraobjektiv

Markierung mit 2 = Laserdiode der Kamera


Bild PD auf Platine (TIA Schaltung)

D1 ist die PD

Autor: nachtmix (Gast)
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Ko C. schrieb:
> Das Ziel ist "die Detektion des Einschaltzeitpunktes des Lasers der ToF
> Kamera"

Damit seid ihr evtl. auf dem Holzweg.

Votzugsweise sind das kein Impuls-Lidar, sondern der Laser oder LED wird 
mit unterschiedlichen Frequenzen moduliert, und dann wird über längere 
Zeit die Phasenlage des reflektierten Lichts ausgewertet.
Das geht einfacher und stabiler und mit weniger Leistung als einen 
einzelnen Impuls auf einige Picosekunden genau zu vermessen.

Autor: Jemin K. (jkam)
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Klingt alles noch etwas komisch, aber im Prinzip ist die optisch beste 
Lösung um eine Photodiode an eine Faser zu koppeln, die Faser mit einem 
transparenten Kleber direkt auf die Photodiode zu kleben (pigtailing). 
Das ganze dann einfach mit schwarzem Epoxy verkapseln, fertig.
Wie Du den Laser in die Faser bekommst hängt davon ab, wie effizient es 
sein muss. Die optisch saubere Lösung wäre, einen teiltransparenten 
Spiegel (zB ein Deckglas aus der Mikroskopie) im 45° Winkel in den Laser 
zu stellen und den so abgezweigten Teil (ca. 5 %) in einen Faserkoppler 
zu projizieren:
https://www.thorlabs.de/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=944

Dort steckst Du dann die Faser terminiert auf einen entsprechenden 
Stecker (zB FC/PC) rein uns hast ein optisch sauberes System (welches 
aber auf wenige Mikrometer genau ausrichten musst, einfach 
zusammenkleben wird nix!).

Höchstwahrscheinlich reicht es jedoch, einfach das pure Ende der Faser 
in die Nähe der Laserdiode zu bringen und auf das Fenster zu richten. Da 
landet garantiert was in der Faser.

Worauf Du achten musst: wenn Du wirklich den genauen Abflugzeitpunkt 
detektieren willst, könnte ein TIA evtl. Probleme bzgl. Geschwindigkeit 
haben, je nach Lichtmenge und Ausführung.
Wenn Du nur schauen willst: an/aus, dann reicht der TIA völlig. Du musst 
jedoch durch entsprechende optische Filter (IR transparente schwarze 
Plastik etc.) sicherstellen, dass Du kein Umgebungslicht detektierst 
statt des Lasers.

Viel Erfolg!

: Bearbeitet durch User
Autor: Holm T. (holm)
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Zu DDR Zeiten gabs Lawinenfotodioden mit direkt am Gehäuse 
"angeflanscher" optischer Faser.

https://www.tu-chemnitz.de/etit/zentral/ddr/sp104.gif

Gruß,
Holm

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