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

[VDX]

... und das wird die spätere Z-Achse:

Für die Vortests montiere ich den Galvokopf auf meine CNC-Anlage, so wie in dem Video hier:

https://vimeo.com/207474893

Viktor

[VDX]

... hab' mal "freihändig" den Fokus-Abstand ausgemessen - mit den 1064nm-Linsen für den Faserlaser sind das normal 176mm -- wegen der blauen Laserdioden habe ich Linsen für 532nm drin (für 445nm haben sie noch keine) ... damit sind das 158mm - also 20mm näher dran.

Dann nochmal ohne Beam-Expander (=BE) -- da wird der Fokusabstand nochmal um 13mm kürzer ... und etwas mehr Leistung (einmal wegen weniger Verluste durch die BE-Optik, aber auch wegen kürzerem Fokusabstand => kleinerer Fokuspunkt und damit höhere Energiedichte).

Muß dann mal schauen, wie das mit oder ohne BE später auf Schaumstoff geht (die eigentliche Anwendung) ... dann eventuell doch besser/kräftiger ohne BE?

Viktor

[VDX]

... hab' mal zum Vergleich den Wirkungsgrad einer der 200W-Dioden "ausgemessen".

Das Leistungsmeßgerät kann laut Handbuch als Dauerleistung nur 30W ab - also darunter bleiben.

Diode ohne Fokussierlinse (=> "Quadrat-Strahl" mit 6x6mm) -- 10A-Netzteil auf 6A ... Netzteil zeigt 9V ... Leistungsmeßgerät zeigt 25 Watt

Daraus folgt: -- elektrische Leistungsaufnahme = 9V x 6A = 54 Watt

Bei einer optische Emission von 25 Watt ist das ein Wirkungsgrad von 46% !! - gar nicht mal so schlecht

Viktor

[VDX]

... was macht man, wenn mann einen 100 Milliohm-Meßwiderstand braucht (einen ohne Induktion bzw. keinen der normalen 5Watt-Widerstände mit Kupferdraht-Wicklung) ... aber nur welche mit 150 Milliohm als SMD-Bauteil auf alten, kaputten Treibern findet?

Selbst ist der Mann! - 3x 0.15 Ohm Parallel => 0.05 Ohm ... 2x 0.5 Ohm in Serie ==> 0.1 Ohm!!

Viktor

[VDX]

... hmmm ... macht aber keinen großen Unterschied zu einem "gewendelten" 0.1 Ohm 5Watt Widerstand

Hier einmal über den "zusammengestezten" - und im 2. Bild über einen "normalen" 0.1 Ohm-Widerstand -- die Strompulse haben etwa 37 Ampere:

Mit der Laserdiode im Kreis sind diese "Einschalt-Spikes" komplett weg, hat also eine andere Resonanzbedingung, nicht in dem Widerstand ...

Viktor

[VDX]

... bin gerade am Aufbauen eines Faser-Anschluß-Adapters für die 200Watt-Dioden.

Da nach dem Ausbauen der speziellen SMA-Buchse "praktischerweise" ein Loch mit 15mm Durchmesser vor dem Austritt ist, habe ich mir aus "Baumarkt-Teilen" einen passenden justierbaren Adapter mit verschiedenen Gewinde-Buchsen und -Hülsen aufgebaut, in den ich dann beliebige Fasern reinsetzen kann -- geplant sind vorerst 0.4mm Glasfasern ... dafür habe ich mir ein 2mm-Messing-Röhrchen für die "Ferrulen" besorgt, das dann in die Justierbuchsen eingeklebt wird.

Die ursprünglichen Teile / abgedreht+aufgebohrt / zusammengeschraubt / und in die Diode eingesteckt:

Viktor

[VDX]

... hab' die "dicke M12 Gewindebuchse" kürzer abgedreht, so daß ich die M6-Messing-Gewindebuchse mit einer Kontermutter über mehr als den kompletten Justierbereich fixieren und wieder lösen kann - mit dem 15mm-Hülse drumrum läßt sich das Faserende auch sehr gut auf "knapp drüber" einstellen und dann schleifen und polieren

Hier auf der Rolle mit der 0.4mm-Glasfaser und einem Stück Panzerschlauch, das zuletzt drüberkommt:

Und hier nochmal mit 15mm-Buchse eingesteckt - später schaut die M6-Gewindebuchse noch etwas mehr raus und eignet sich perfekt zur Befestigung des Panzerschlauchs über eine Hülse mit M6-Innengewinde:

Viktor

[VDX]

... wie zentriert man eine 0.4mm-Faser innerhalb eines 2mm-Rohrs mit 1.4mm Innendurchmesser? - ganz einfach! - mit einem Bohrfutter

Hier habe ich's mit der 15mm-Hülse als "Schleif-Puk" auf Länge geschliffen, aber noch nicht poliert:

Viktor

[VDX]

... so, hab's Input-Faserende poliert (das andere nur gebrochen bzw. "cleaved").

Hier eine rote Laserdiode vom anderen Ende her eingekoppelt und aus dem Strahl-Eintritt herausleuchten lassen, um zu sehen, ob es da irgendwelche Störstellen gibt -- sieht doch schonmal ganz gut aus

Ob die Faser auch die 200 Watt übersteht, probiere ich dann morgen aus ...

Viktor

[VDX]

... hab' vorhin noch etwas Zeit gefunden und die Diode mit Meßgerät aufgebaut und einmal ohne und dann mit der Faser drin gemessen.

Kurz und knapp -- die 0.4mm-Faser ist bei knapp 200 Watt "abgebrannt"

Evtl. war ich auch selber schuld, weil ich sie genau in den Fokus-Abstand gesetzt und dann etwas hinundher gedreht habe -- irgendwann hat's statt in den Kern rein, kurz den Rand angeleuchtet, der dann sofort "aufgeleuchtet" hat - das Leuchten habe ich dann vorne am Austritt gesehen

Also muß ich den Fokus vorher peinlich genau auf die Mitte der Faser ausrichten (bzw. die Faser exakt in den Fokus setzen) und das dann so fixieren.

Muß mir noch überlegen, wie ich das "meßtechnisch" mit Mikroskop-Kamera (evtl. eins der kleinen Mikro-Fiberskope mit Winkel-Objektiv reaktiveren?) in der geöffenten Diode am einfachsten hinbekomme ...

Viktor

[VDX]

... jetzt, mit etwas Übung, geht das neu schleifen und polieren deutlich zügiger von der Hand

Hab's neu aufgebaut und den Leistungsverlust mit Fasereinkopplung gegen ohne gemessen - aus der Faser kommen um die 15 bis 20% weniger raus, was mit nicht poliertem Austritts-Ende auch nicht besser zu erwarten war ... einiges geht als Reflexion beim Eintritt verloren, der Rest wird dann am Austrittsende absorbiert und in Hitze umgewandelt.

Die Einkopplung scheint jetzt zumindest zu funktionieren ... jetzt hat's mir das andere, nicht polierte Ende abgefackelt - da war dann auch schön zu sehen, wie das beim esten Mal schlagartig in Flammen aufging (es "knallte" richtig! - evtl. etwas Staub oder Flusen drauf gewesen) ... und nachdem der Dreck zusammen mit etwas von dem Glas "weggeplatzt" war, bei den nächsten Tests viel langsamer heiß wurde ... dann etwas Rauch aufstieg ... und nach etwa 4 Sekunden das Ende zu glühen anfing

Das ist aber kein Problem, muß das sowieso noch anders aufbauen, bevor ich den Panzerschlauch drüberziehe.

Werd' das auch kaum mit den vollen 200 Watt "braten" lassen - ich will ja nur was aufschmelzen und nicht gleich Alles wegdampfen

Viktor

[VDX]

... und so schauen die "DIY"-Kollimatoren fürs andere Ende aus -- damit geht auch Fokussieren bis auf etwa 20mm Fokusabstand

Jetzt fehlen mir nur noch die M6-Gewindehülsen, die ich innen noch etwas ausdrehen muß, damit ich die Enden vom Panzerschlauch da reinkleben kann ... oder ich drehe die Enden so ab, wie bei meinen "kleinen" Laserdiodenmodulen, und klebe den Panzerschlauch direkt drauf ...

Viktor

[VDX]

... noch etwas mehr "DIY" -- um die Enden des Panzerschlauchs "optisch sauber" anzubinden, habe ich zwei Alu-Hülsen abgedreht - am Eintrittsende eine M6-, am anderen Ende eine M5-Hülse:

Viktor

[Heisath]

Wow sieht richtig professionell aus. Was hast du genau mit den Lasern vor, wenn die fertig sind?

[VDX]

... mit dem aktuellen Aufbau mit zwei Dioden und Fasern mit den 15mm-Adaptern drin, bin ich an Versuchen zum Draht-Aufschmelzen für ein Projekt dran.

Mit einer der Dioden ohne Faser (mit Fokussierung über eine Linse außerhalb des Gehäuses) werde ich versuchen, dickeres Blech zu schneiden, als aktuell die 0.4 bis 0.5mm Messing- oder Stahlblech mit meinem 20 Watt Faserlaser durch mehrfaches drübergravieren (bzw. langsam "Durchzukauen") ... allerdings wird der Schnittspalt dann auch deutlich dicker, als mit dem Faserlaser -- mit der 200W-Diode um die 0.3mm, mit dem Faserlaser um die 0.04mm (oben; am Schnittspalt-Boden praktisch 0.0).

Mit einem späteren Aufbau, wo ich mehrere Dioden über Fasern und Faserlaser zu einem "Todesstern-Aufbau" kombiniere, habe ich verschiedene Sachen vor - Schneiden, Schweißen, Additives Auftragen, ...

Viktor