Projekt "Direct-Diode-Laser" - wieviel Leistung muß es sein?

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VDX
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Re: Projekt "Direct-Diode-Laser" - wieviel Leistung muß es sein?

#136 Beitrag von VDX »

... das Faserende muß perfekt poliert sein und darf dann auch keinen Staub oder sowas draufbekommen, weil der sonst einbrennt und damit dann durch punktuelle Überhitzung das Fasernde abbrennt.

Bei meinen Versuchen mit cleaven und polieren habe ich bis etwa 100 Watt problemlos durchbekommen, ab etwa 150Watt hat sich dann jede "Unregelmäßigkeit" gerächt und die Fasern sind weggebrannt :|

Wo liegt der threshold-Strom deiner Diode? - normal gehe ich von etwa 1/3 Laserleistung gegenüber der aufgenommenen elektrischen Leistung aus -- bei dir wären das also rein rechnerisch um die 10Watt Laserleistung wenn du weit genug über dem threshold wärst ...

Beim Einkoppeln mußt du schauen, ob du evtl. durch leichtes Verschieben des Faserendes in Strahlrichtung den Spot minimal größer bekommst -- mit weniger Energiedichte wird auch die Eintrittsstelle weniger heiß.

Das Austrittsende kannst du dann aber auch kaum kleiner als auf 0.7mm fokussieren ... außer du findest eine enorm große Linse mit kurzer Brennweite - hier gilt zwar auch das "geometrische" Verhältnis der Brennweiten gegenüber dem jeweiligen Foksudurchmesser, allerdings hast du dann durch die dickere Faser auch eine größere "Unschärfe", als bei einer direkten Fokussierung von der Laserdiode aus ...

Viktor
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Norbi
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Re: Projekt "Direct-Diode-Laser" - wieviel Leistung muß es sein?

#137 Beitrag von Norbi »

Jeder Laser hat eine bestimmte Strahlqualität die sich aus dem Produkt von Strahldurchmesser und Strahldivergenz ergibt. Daraus ergibt sich das Vermögen des Laserstrahls auf einen Punkt fokussiert zu werden.

Die Strahlparameterprodukt wird sich durch das dazwischenschalten einer Glasfaser nicht verbessern, das ist leider völlig unmöglich. Das einzige was die Glasfaser bewirkt ist dass das Strahlprofil homogenisiert wird. Dann hat man anstatt den vier überlagerten Emitterbalken einen größeren runden Strahl mit relativ homogener Intensitätsverteilung und aufgrund von Toleranzen der Einkopplung in jedem Fall schlechterem Strahlparameterprodukt.


Ich würde einfach mal vermuten dass Du zu Verkleinerung deines Brennflecks eine Fokussierlinse mit wesentlich kürzerer Brennweite benötigst. Wenn die Kiste zum Anschluss einer 200µm Faser gedacht ist und die Einkoppeloptik eine Brennweite von 10mm hat, dann wirst Du auch eine Fokussierlinse in dem Brennweitenbereich benötigen um einen 200µm Brennfleck zu bekommen. Die Einkoppeloptik macht ja auch nichts anderes als den Strahl auf die Stirnfläche der Faser zu fokussieren.

Solche Diodenlaser haben halt eine recht bescheidene Strahlqualität, aber wenn man nur so extrem dünnes Material schneiden will sollte das mit sehr kurzer Brennweite noch möglich sein. Das Stencil-Blech muss dann nur mit sehr geringen Toleranzen fixiert werden damit die Oberfläche immer schön in Fokuslänge liegt.


DerArtem
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Re: Projekt "Direct-Diode-Laser" - wieviel Leistung muß es sein?

#138 Beitrag von DerArtem »

Ok, danke - ich habe jetzt mal die Glasfaser angesteckt. Wie du gesagt hast ist der Strahl ist jetzt viel gleichmäßiger.

Ich konne noch eine SMA Buchse von einem Antennen-Koppler finden. Ausgelötet, die innerein rausgedrückt und die passt auf das Kabel.
Ich drucke mal eine neue Halterung für die SMA Buchse aus und dann schaue ich wie sich der Strahl fokusieren lässt.
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WIN_20200512_11_37_54_Pro.jpg
20200512_115023.jpg


DerArtem
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Re: Projekt "Direct-Diode-Laser" - wieviel Leistung muß es sein?

#139 Beitrag von DerArtem »

Ok, hab jetzt erfahren, dass der Laser für 200um Fasern ausgelegt ist. Solle damit eine Focusierung auf 100um Brennfleck möglich sein?

Würde so ein Kollimator etwas bringen?

https://lasertack.com/asphaerischer-kollimator
https://www.ebay.de/itm/131589211930

"This lens creates a spot of <0,1mm (6W 445nm laser diode) and is ideal for extremely fine engravings."

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VDX
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Re: Projekt "Direct-Diode-Laser" - wieviel Leistung muß es sein?

#140 Beitrag von VDX »

... wohl eher nicht :roll:

Bei den blauen Laserdioden hast du einen Emitter mit etwa 150x2µm Größe, was mit diesen Kollimatoren normal auch nicht unter 100µm zu fokussieren geht -- du bräuchtest erstmal eine "Strahlformung" mit einem Prismen-Paar, um die 150µm auf die Hälfte "zusammenzustauchen", dann gibt's bestenfalls einen Spot von etwa 100µm Durchmesser.

Bei einem Ursprungs-Spot von 0.2mm bräuchtest du eine viel größeres Linsensystem mit kurzer Brennweite, um den Spot kleiner als 0.2mm zu bekommen.

Wenn ich bei den 105µm-Fasern mit einer Asphäre mit 9mm Brennweite die Linse etwa 20mm vom Fasernde weg positioniere, bekomme ich bei etwa 15mm Fokusabstand schon einen Spot von etwas mehr als 0.1mm Durchmesser -- viel kleiner bekomme ich ihn auch nicht mehr ... außer mit einem gewaltigen Objetkivdurchmesser und viel Leistungsverlust ...

Viktor


*** EDIT *** für die 975nm-Laserdioden mit Faserankopplung verwende ich z.B. Achromaten von Imos-Gubela -- https://www.imos-gubela.de/de/sphaeren- ... en-linsen/
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Re: Projekt "Direct-Diode-Laser" - wieviel Leistung muß es sein?

#141 Beitrag von VDX »

... das Projekt mit der "laserunterstützten Additiven Fertigung", wofür ich zwei von den 200W-Dioden für die Firma hab' kaufen lassen, ist (z.T. auch wegen Covid-19) eingestellt worden -- die beiden Dioden dürften dann wohl bei mir bleiben ... hab' jetzt also 8 von den Teilen bzw. bis 1.6kW in einem "Todesstern"-Aufbau :trollface:

Dafür (und für eine Anfrage/Bestellung aus meinem Bekanntenkreis) habe ich den Analog-Treiber nochmal "vereinfacht" und 17 Platinen davon bestellt - muß die erstmal bestücken, dann kann ich ausprobieren, bis zu welcher CW- oder Puls-Leistung die Stabil bleiben -- der vorherige konnte bis 12A Dauerstrom und ich hatte die bis 20A gepulst (hatte damals noch kein stärkeres Netzteil).

Mit etwas Glück reicht jeweils einer davon für die 200W-Dioden, welche für die volle Leistung 40A brauchen ... sonst müßte ich zwei oder mehr parallel schalten ...
17x-Analogtreiber.jpg

Fertig zusammengebaut sehen die in etwas so aus (die beiden MOSFET's werden "flachgelegt" und auf den KüKö geschraubt):
VDX-Analogtreiber - 3D-Ansicht.jpg
Viktor
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Re: Projekt "Direct-Diode-Laser" - wieviel Leistung muß es sein?

#142 Beitrag von VDX »

... und hier noch ein Video vom "Laserbeschriften" der Platinen ;)

https://www.youtube.com/watch?v=pZ-ecPl ... e=youtu.be

Viktor
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Norbi
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Re: Projekt "Direct-Diode-Laser" - wieviel Leistung muß es sein?

#143 Beitrag von Norbi »

Hey Viktor

Sag mal hast du noch Divergenz von den Dioden im Kopf wenn man die Einkopplung ausgebaut hat? Frage deswegen weil ich wissen muss ob ich bei ~35cm Abstand den Strahl noch durch eine 12mm Linse bekomme.

Ich habe die Dioden und Treiber gerade weggepackt im Keller :p Vielleicht weißt Du ja noch wie groß der Fleck wird bei etwas Abstand

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Re: Projekt "Direct-Diode-Laser" - wieviel Leistung muß es sein?

#144 Beitrag von VDX »

Hi Norbi,

welche der Dioden?

Wenn ich nur die Einkopplung ausbaue, dann habe ich bei der 200W-Diode irgendwas um die 20° oder mehr ... wenn ich die interne Fokussierung ausbaue, dann ist die beinahe "kollimiert" auf etwa 5x5mm -- der "Strahldurchmesser" in 2m Entfernung ändert sich dann nur wenig (wird dann aus einem Quadrat zu einem Rechteck) ...

Hier - ohne Einkopplung:
Ohne Beam-Guide2.jpg
Ohne Beam-Guide2.jpg (71.43 KiB) 723 mal betrachtet

... und hier die "kollimierte" Strahlform in etwa 1/2 m ... an der Decke war das nur einseitig etwas zusammengestaucht:
Rofin-200W-Dioden - 3A-Karte.jpg
Rofin-200W-Dioden - 3A-Karte.jpg (67.39 KiB) 723 mal betrachtet
Viktor
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Norbi
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Re: Projekt "Direct-Diode-Laser" - wieviel Leistung muß es sein?

#145 Beitrag von Norbi »

Jop die meine Ich.

Wollte bei Edmund nochmal was bestellen. Die haben gerade ein paar günstige Optiken.
Der Polwürfel den ich da bestellt habe ist übrigens ziemlich gut, hatte zuerst gedacht das Datenblatt kann nicht stimmen aber da bekommt man wirklich zwei Strahlen übereinander mit weniger als 2% Verlust. Ich konnte jeden falls keinen Wastebeam feststellen. Ganz anders als der Ebay Würfel von thorlabs wo merklich was durchging und nicht reflektiert wurde. der 25mm Würfel kostet nun auch nurnoch 75€+Mwst :p

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Re: Projekt "Direct-Diode-Laser" - wieviel Leistung muß es sein?

#146 Beitrag von VDX »

Hi Norbi,

wolltest du zwei 200W-Dioden über Polwürfel kombinieren? ... wenn ja - sind die so gut polarisiert, daß es sich lohnt?

Ich habe die IR-Laserdioden bisher eher über einzeln angekoppelte Fasern und dann über eine "Sammellinse" auf einen Spot gebracht --- oder eben über die "Todessterne" (wenn du dich noch an meinen blauen 6x erinnerst).

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Re: Projekt "Direct-Diode-Laser" - wieviel Leistung muß es sein?

#147 Beitrag von Norbi »

Joar die sind ziemlich gut polarisiert die Strahlen, konnte mit meiner Kamera ohne IR Filter nichts Feststellen was irgendwie falsch durch den Polwürfel ging.
Würde mal so mit Sicherheit sagen dass da von 2x200W wenigstens 380 Watt über bleiben :p
Untitled-1.jpg

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Re: Projekt "Direct-Diode-Laser" - wieviel Leistung muß es sein?

#148 Beitrag von VDX »

Hi Norbi,

das klingt doch gut!

Hab' auch noch ein paar große Pol-Filter für NdYAG's - mal schauen, wie gut die mit den 975nm zurechtkommen und was ich da bei 2x270W durchbekomme ;)

Viktor
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Re: Projekt "Direct-Diode-Laser" - wieviel Leistung muß es sein?

#149 Beitrag von Norbi »

Muss man einfach mal ausprobieren, ist halt unsicher wie sich die Würfel verhalten wenn das Datenblatt nicht zur Hand ist und die nicht für die Wellenläge gemacht sind. Mein Breitband IR Würfel vom Thorlabs von Ebay war ziemlich schlecht Da ging vom Strahl der eigtl durchgehen sollte ziemlich viel durch Reflektion in den Mülleimer. Sieht man hier auch im Video.....



Ansonsten hier mal die Links. Optik die fast genau auf die Wellenlänge zugeschnitten ist bekommt man ja recht selten so billig.
https://www.edmundoptics.de/p/25mm-980n ... tter/9240/
https://www.edmundoptics.de/f/980nm-las ... ses/14216/

Wurde jetzt schon zweimal reduziert der Kram, normalerweise kosten die 12mm Linsen ~50€ und der 25mm Beamsplitter ~200€ und keine Chinaware!

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Re: Projekt "Direct-Diode-Laser" - wieviel Leistung muß es sein?

#150 Beitrag von VDX »

Hi Norbi,

... was mich auch noch interessieren würde, wieviele unterschiedliche Wellenlängen ich mit Polfiltern und/oder Spiegelschnitt in einen Spot bekomme -- mit unterschiedlichen Wellenlängen soll die "Reflektivität" von Metall stark abnehmen, so daß die Energie mit weniger Leistung und damit "Verlusten" schneller ins Metall einkoppelt.

Momentan habe ich bei den Dioden neben den 200W/270W@975nm und 300(?)W@808nm noch 40W@450nm, 1.5W@532nm und 20W@652nm ... und natürlich auch noch die CW-Faserlaser mit bis 130W@1070nm ... und ggf. auch noch jeweils mehrere davon, falls ich das mit dem "12xTodesstern" kombinieren kann ... könnten momentan um die 2-4kW als CW- oder QCW-Leistung zusammenkommen ...

Viktor
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