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 Betreff des Beitrags: Laserpulsbreitenreduktion
BeitragVerfasst: So 18. Dez 2016, 18:06 
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Beiträge: 287

Spezialgebiet: Physik, Elektronik
Hallo Optikfreaks

Beim Experiment zur Bestimmung der Lichtgeschwingkeit mit Hilfe eines gepulsten roten Diodenlasers ist mir aufgefallen,
dass ein zeitlich relativ breiter elektrischer Puls (etwa 6 ns) einen zeitlich relativ schmalen Laserpuls (etwa 1 ns) erzeugen konnte.
Um dieses Phänomen näher zu studieren, habe ich weitere Experimente mit unterschiedlich breiten elektrischen Impulsen gemacht, wobei die Amplitude 5.5 V plus 2 V bias DC an 50 Ohm war.
Zu jeder elektrischen Pulsbreite wurde jeweils die Laserpulsbreite sowie die Amplitude mit einer Si-Photo-Diode mit 150 ps Anstiegs- bzw. Abfallzeit bestimmt.
Das Oszilloskop war ein analoges Tektronix mit 7904 zweimal 7A19 und 7B10, (500 MHz Bandbreite).

Bild
Bei etwa zwei Nanosekunden elektrischer Pulsbreite ergibt sich ein sehr kleiner und schmaler Laserpuls mit etwa 2mV Amplitude am Detektor.
Bild
Bei etwa drei Nanosekunden elektrischer Pulsbreite ergibt sich ein Laserpuls mit etwa 6mV Amplitude und 1 ns Pulsbreite am Detektor.
Bild
Bei etwa sechs Nanosekunden elektrischer Pulsbreite ergibt sich ein Laserpuls mit etwa 8mV Amplitude und 4 ns Pulsbreite am Detektor.
Bild
Bei etwa 15 Nanosekunden elektrischer Pulsbreite ergibt sich ein Laserpuls mit etwa 10mV Amplitude und 13 ns Pulsbreite am Detektor.

Bitte, wer hat Vermutungen, wie man dieses Phänomen erklären könnte?


Zuletzt geändert von Physikfan am So 3. Sep 2017, 15:50, insgesamt 2-mal geändert.

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 Betreff des Beitrags: Re: Laserpulsbreitenreduktion
BeitragVerfasst: Mi 21. Dez 2016, 12:09 
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Registriert: Mo 11. Apr 2016, 15:56
Beiträge: 287

Spezialgebiet: Physik, Elektronik
Die besonderen Phänomene bei diesem Experiment sind:

1. Die elektrischen Impulsbreite stimmt NICHT mit der optischen Impulsbreite überein.
2. Die Differenz zwischen der elektrischen Impulsbreite und der optischen Impulsbreite ist etwa 2ns und
3. nahezu unabhängig von der elektrischen Impulsbreite.

Warum das so ist, Anschwingen der Laserdiode, etc. ist noch nicht ganz klar.

Die Spezifikationen der Laserdiode, zu betreiben mit Kühlkörper!!!!!!
Mitsubishi ML101U29 (ebay, 10 Stück etwa 30 $)
Maximale CW-Leistung 150 mW,
Maximale Pulsleistung 400mW,
Wellenlänge 660 nm,
Schwellwertstrom 85mA,
Bei 120 mW CW Leistung beträgt der Betriebsstrom 205 mA, die Betriebsspannung 2,35 V

http://www.datasheetbay.com/pdf/922775/ML101U29.html

Die Si-Photodiode ist ein Thorlabs DET025AL / M:

Detektor Si
Wirkfläche Durchmesser Ø 250 μm
Wellenlängenbereich 400 bis 1100 nm
Spitzenwellenlänge 730 nm (Typ.)
Diodenkapazität 1.73 pF (Max)
Grenzfrequenz 2 GHz (max.)
Anstiegszeit 150 ps (Typ.)
Fallzeit 150 ps (Typ.)
Schadensschwelle 18 mW
Dunkelstrom 35 pA
Ausgangsspannung 0 bis 2 V (50Ω)

http://Www.thorlabs.de/drawings/4a403c284b6bc9b7-FA8166E3-5056-2306-D9779EF3AD846475/DET025AL_M-Manual.pdf

Der experimentelle Aufbau wird folgen.


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 Betreff des Beitrags: Re: Laserpulsbreitenreduktion
BeitragVerfasst: So 8. Okt 2017, 00:36 
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Registriert: So 8. Okt 2017, 00:27
Beiträge: 1
Hey Physikfan,
falls dich das Thema von letzem Jahr immer noch interessiert: es liegt wahrscheinlich an deinen Kabeln

Beispielsweise sind Koaxialkabel mit etwa 100pF und 50Ohm pro Meter "behaftet" dies erzeugt dir das Problem, dass du erstmal deine Kabel laden musst und eine Spezifische "Lade und Abklingzeit hast.
Diese Beträgt 1/RC was so bummelig bei 2x10^8Hz liegt und damit die Abklingzeit deines Aufbaus auf 5ns schließen lässt.

Deine Werte sind andere und ich wollte damit nur kurz vorrechnen was da möglich wäre. Was auch dafür spricht das du in dieses Limit läufst ist, dass du immer n konstanten Versatz von etwa 2ns hast.
Beste Grüße


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 Betreff des Beitrags: Re: Laserpulsbreitenreduktion
BeitragVerfasst: Mo 9. Okt 2017, 14:48 
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Registriert: Mo 11. Apr 2016, 15:56
Beiträge: 287

Spezialgebiet: Physik, Elektronik
Hallo Kleif

Vielen Dank für Deine Anregung.

Diese kommt gerade zur richtigen Zeit, da ich dieses Experiment diesen Donnerstag vor Publikum vorführen muß
und ich natürlich das Experiment vorher soweit vorbereiten und checken muß,
ob wirklich alles funktioniert.
Bei dieser Gelegenheit werde ich
1. die Kapazitäten der verwendeten Kabellängen messen
2. verschieden lange Kabellängen verwenden
3. und dann sehen, ob sich an der Pulsbreitenreduktion etwas ändert

Viele Grüße

Physikfan


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