Laserdiode

[Heins Mueller]

Hallo,

ich habe mir zum "spielen" eine Laserdiode bei Reichelt gekauft (LD670-05)

Wenn man die wie eine LED mit einem lt. Datenblatt korrekten Strom vom
45mA betreibt, dann lasert die auch, jedoch ergibt sich kein scharf
gebündelter Strahl (wie ich in meinem Unwissen bei der Bestellung
annahm), sondern ein breiter schmaler Lichtkegel wie von einem
Nebelscheinwerfer. Die Diode sendet offensichtlich auch Laserstrahlung
aus, da man schon auf dem Labortisch die tollsten Interferenzmuster sieht.

Frage: Mache ich etwas falsch mit der Ansteuerung oder habe ich nur
eine falsche Diode gekauft, die keinen gebündelten Strahl liefert ?

Was wird denn in den gängigen Laserzeigern so verbaut ?

Gruß
Hans

 

[Oliver Bartels]

On Thu, 01 Jul 2004 23:07:40 +0200, Heins Mueller <heintest@web.de>
wrote:

Frage: Mache ich etwas falsch mit der Ansteuerung oder habe ich nur
eine falsche Diode gekauft, die keinen gebündelten Strahl liefert ?
IMHO gehört da noch eine Linse davor, das ist aber so üblich.

Koherente Strahlung heißt noch lange nicht gebündelte Abstrahlung.

Gruß Oliver

--
Oliver Bartels + Erding, Germany + obartels@bartels.de
http://www.bartels.de + Phone: +49-8122-9729-0 Fax: -10

 

[MaWin]

Heins Mueller <heintest@web.de> schrieb im Beitrag <cc1uet$mcq$1@online.de>...

Frage: Mache ich etwas falsch mit der Ansteuerung oder habe ich nur
eine falsche Diode gekauft, die keinen gebündelten Strahl liefert ?

Falsch machst du hoechstens, das du die Laserleistung nicht mit der
eingebauten Photodiode regelst, denn eigentlich kannst du auf deinem
Labortisch keine Interferenzmuster sehen. Du siehst wohl nur die
Fehlerstellen des bereits wegen Ueberstrom teilweise weggebrannten
Halbspiegel der Diode.

Aber der Strahl ist weder zu 100% kohaerent, sondern multimode,
noch gebuendelt, dazu brauchte es eine viel laengere Laserzone,
so wie in einerm HeNe-Gaslaser.
Also nix mit TEM00 und 20cm Kohaerenzlaenge, wie man es fuer
Holographoe braeuchte, sondern halt eine billige bessere LED.

Was wird denn in den gängigen Laserzeigern so verbaut ?

Der Produktionsausschuss.

(LD670-05)

Auch noch ueble 670nm statt 4 mal so hell erscheinender 635nm
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.

 

[Carsten Kurz]

Heins Mueller schrieb:

Was wird denn in den gängigen Laserzeigern so verbaut ?

Ein Kollimator zusätzlich zur Diode. Oder eine Diode mit angebautem
Kollimator.

- Carsten
--
Audio Visual Systems fon: +49 (0)2234 601886
Carsten Kurz fax: +49 (0)2234 601887
Von-Werth-Straße 111 email: audiovisual@t-online.de
50259 Pulheim / Germany WGS84:N50°57'50.2" E06°47'28.5"

 

[Dieter Wiedmann]

Heins Mueller schrieb:

ich habe mir zum "spielen" eine Laserdiode bei Reichelt gekauft (LD670-05)

Die Dinger spielt man ruckzuck kaputt, saumäßig ESD-empfindlich und ohne
Strahlleistungsregelung auch schnell mal in eine teure LED verwandelt.

Frage: Mache ich etwas falsch mit der Ansteuerung oder habe ich nur
eine falsche Diode gekauft, die keinen gebündelten Strahl liefert ?

Eine Kollimatorlinse hättest halt noch gebraucht.

Was wird denn in den gängigen Laserzeigern so verbaut ?

Sowas wie Pollin, #860422, eben alles o.g. in einer Einheit, auch für
angemessene Kühlung ist damit gesorgt.


Gruß Dieter

 

[Michael Eggert]

"MaWin" <me@privacy.net> wrote:

Hi!

Aber der Strahl ist weder zu 100% kohaerent, sondern multimode,
noch gebuendelt, dazu brauchte es eine viel laengere Laserzone,
so wie in einerm HeNe-Gaslaser.

Ein HeNe hat vor allem auch einen viel größeren Strahldurchmesser,
wodurch keine merklichen Beugungseffekte wie bei Laserdioden
entstehen.

Gruß,
Michael.

 

[kai-martin knaak]

On Thu, 01 Jul 2004 21:32:50 +0000, MaWin wrote:

Frage: Mache ich etwas falsch mit der Ansteuerung oder habe ich nur
eine falsche Diode gekauft, die keinen gebündelten Strahl liefert ?

Auch wenn es nicht danach aussieht: Der Strahl ist an der Laserdiode
bestmöglich gebündelt. Allerdings hat er dort einen so dünnen
Durchmesser (~10Mikrometer), dass er in einigen Millimetern von alleine
auseinanderläuft. Für einen Strahl, der eine längere Strecke gebndelt
bleibt, brauchst Du noch eine Linse. Die linse sollte eine hohe Numerische
Apertur haben (~0.5). Sonst wirfst Du einen Teil des Strahls weg.

Typische Kollimations-Linsen für Laserdioden findest Du bei Reichelt
direkt auf der Seite mit den Laserdioden. Diese asphärischen Linsen sind
erstaunlich gut. ---> Wunder der Massenfertigung.

Falsch machst du hoechstens, das du die Laserleistung nicht mit der
eingebauten Photodiode regelst,

Kann man machen, muss man aber nicht. Ist halt eine bequeme
Regelungsmöglichkeit, die noch dazu das "richtige" Signal anschaut. Bei
eienr Stromregelung braucht man einen Mess-Shunt, der entweder Leistung
frisst, oder nur kleine Signale liefert.

denn eigentlich kannst du auf deinem Labortisch keine Interferenzmuster
sehen.

Die Muster nennen sich "Speckle" und sind die Interferenz im Auge, die
durch die Oberfläche-Rauigkeit des Tischs hervorgerufen werden. Sie
sind sind in der Tat ein typisches Zeichen für Kohärentes Licht.

Du siehst wohl nur die
Fehlerstellen des bereits wegen Ueberstrom teilweise weggebrannten
Halbspiegel der Diode.

Wenn die Diode durch zuviel Strom beschädigt wurde, macht sich das in
verminderter Leistung bemerkbar. Das Strahlprofil bleibt erstmal
unbeeinflußt. Es ist am Ausgang der Diode ohnehin Beugungsbegrenzt, da
können durch Risse und Löcher keine noch kleineren Strukturen aufgeprägt
werden.
Nebenbei: Die Dioden sind am Ausgang nicht verspiegelt, sondern
bestenfalls entspiegelt. Die billigsten Dioden sind allerdings einfach nur
gebrochen und unbeschichtet.

Aber der Strahl ist weder zu 100% kohaerent, sondern multimode,

Rote Laserdioden, laufen üblicherweise ab etwa 2/3 ihres Maximalstroms
Single-Mode.

noch
gebuendelt, dazu brauchte es eine viel laengere Laserzone, so wie in
einerm HeNe-Gaslaser.
Also nix mit TEM00

Wohl.
Laserdioden, insbesondere solche mit wenig Leistung (einige mW) laufen
transversal Single-Mode. Das heißt es kommt sehr wohl eine TEM00-Mode
mit ideal gaußförmigem Profil heraus. Wegen des rechteckigen Profils der
aktiven Zone ist das Gauß-Profil allerdings nicht kreisförmig, sondern
sondern eine Ellipse.

und 20cm Kohaerenzlaenge,

Die Kohärenzlänge eines typischen HeNe liegt bei einigen Hundert Metern.
Das Licht einer Laserdiode die longitudinal Single-Mode läuft hat
immernoch einige Meter Kohärenzlänge.

wie man es fuer Holographoe
braeuchte, sondern halt eine billige bessere LED.

Zwischen LED und LD würde ich doch deutliche Unterschiede ausmachen. Die
eine ist quasi unkaputtbar, während die Andere ein elektrisches
Sensibelchen vor dem Herren ist. Das Licht der LD ist beugungsbegrenzt und
kann mit geeigneter Optik in einen beliebig parallelen Strahl umgeformt
werden. Beim Licht der LED stößt man dagegen auf ähnliche fundamentale
Hürden wie bei einer Glühbirne -- Ein Laserpointer macht mit einer LED
bestenfalls einen dicken Flatschen auf der Projektionswand.

Was wird denn in den gängigen Laserzeigern so verbaut ?

Der Produktionsausschuss.

Soweit ich weiß, sind die Herstellungsprozesse mittlerweile soweit unter
Kontrolle, dass es für die Laserdioden, die in CD-Roms und DVD eingesetzt
werden, keinen nennenswerten Ausschuss mehr gibt, der noch gut genug
wäree, um als Laserpointer sein leben zu Fristen. Stattdessen werden in
den Pointern die LD verbaut, die Du auch in CD-RW und DVD eingesetzt
werden könnten. Bei unter 1EUR Stückkosten lohnt es sich vermutlich auch
nicht wirklich, die Gelegenheiten für Ausschuss-Dioden zu suchen.
Im Zweifelsfall werden die Laserdioden ein wenig kastriert, um nicht die
Leistungsgrenzen für Laserpointer zu überschreiten.

Eine der besten www-Sites für praktische Laser-Geschichten ist "Sams
Laser FAQ" von Samuel Goldwasser. Hier das Kapitel über Diodenlaser:
http://www.repairfaq.org/sam/laserdio.htm#diotoc

und das über die dazugehörigen Stromtreiber:
http://www.repairfaq.org/sam/laserdps.htm#dpstoc

Aber Diodenlaser sind natürlich nur einer von vielen Aspekten in der
Laser-FAQ:
http://www.repairfaq.org/sam/laserfaq.htm
Man beachte die Home-Built-XXX Kapitel

Tschüss,
---<(kaimartin)>---

PS: Reichelt verkauft Sony-Laserdioden. De kann man in größerer
Auswahl und zu besseren Preisen auch von IMM in München bekommen:
http://www.imm-laser.de/

--
Kai-Martin Knaak
kmkn@tem-messtechnik.de
gpg-key: http://pgp.mit.edu:11371/pks/lookup?search=kai-martin&op=index&exact=on

 

[Dan Oprisan]

"Dieter Wiedmann" <Dieter.Wiedmann@t-online.de> schrieb im Newsbeitrag
news:40E48399.73D2B709@t-online.de...

Heins Mueller schrieb:

ich habe mir zum "spielen" eine Laserdiode bei Reichelt gekauft
(LD670-05)

Die Dinger spielt man ruckzuck kaputt, saumäßig ESD-empfindlich und
ohne
Strahlleistungsregelung auch schnell mal in eine teure LED
verwandelt.

Also cih kann das nicht bestätigen. Wir haben in einem
Studentepraktikum
(http://www.et2.tu-harburg.de/lehre/Projektpraktikum/03_04/) einen
solche Laser-Diode nur mit Vorwiderstand betrieben und sie hält es
immer noch aus, nach zig' Testversuchen, Umbauten, Aufbauten und
etlichen Stunden Betrieb. Der einzige ESD Schutz war eine 1N4148
antiparallel, welche die Studenten als erste anlöten mussten. Die war
aber eher als verpolungsschutz gedacht.

Sowas wie Pollin, #860422, eben alles o.g. in einer Einheit, auch
für
angemessene Kühlung ist damit gesorgt.

genau die habe wir verwendet

 

[Dieter Wiedmann]

Dan Oprisan schrieb:

[Robustheit von Laserdioden]

Also cih kann das nicht bestätigen. Wir haben in einem
Studentepraktikum
(http://www.et2.tu-harburg.de/lehre/Projektpraktikum/03_04/) einen
solche Laser-Diode nur mit Vorwiderstand betrieben und sie hält es
immer noch aus, nach zig' Testversuchen, Umbauten, Aufbauten und
etlichen Stunden Betrieb. Der einzige ESD Schutz war eine 1N4148
antiparallel, welche die Studenten als erste anlöten mussten. Die war
aber eher als verpolungsschutz gedacht.

Sowas wie Pollin, #860422, eben alles o.g. in einer Einheit, auch
für angemessene Kühlung ist damit gesorgt.

genau die habe wir verwendet

Und? Das ist ja auch keine nackte Laserdiode mehr, da ist bereits eine
Strahlleistungsregelung drin, dadurch auch soweit ESD-geschützt.


Gruß Dieter, mehrfacher Laserdiodenmörder

 

[Dan Oprisan]

"Dieter Wiedmann" <Dieter.Wiedmann@t-online.de> schrieb im Newsbeitrag
news:40E51502.1835E137@t-online.de...

Dan Oprisan schrieb:

[Robustheit von Laserdioden]

Also cih kann das nicht bestätigen. Wir haben in einem
Studentepraktikum
(http://www.et2.tu-harburg.de/lehre/Projektpraktikum/03_04/) einen
solche Laser-Diode nur mit Vorwiderstand betrieben und sie hält es
immer noch aus, nach zig' Testversuchen, Umbauten, Aufbauten und
etlichen Stunden Betrieb. Der einzige ESD Schutz war eine 1N4148
antiparallel, welche die Studenten als erste anlöten mussten. Die
war
aber eher als verpolungsschutz gedacht.

Sowas wie Pollin, #860422, eben alles o.g. in einer Einheit,
auch
für angemessene Kühlung ist damit gesorgt.

genau die habe wir verwendet

Und? Das ist ja auch keine nackte Laserdiode mehr, da ist bereits
eine
Strahlleistungsregelung drin, dadurch auch soweit ESD-geschützt.

Missverständniss:
Wir haben die _Diode_ verwendet, also ausgelötet und in unserer
Schaltung eingebaut. Ausserdem hat ein bischen Reverse-Engineering
gezeigt dass die mitgelieferte Platine lediglich eine
Konstantstromquelle beinhaltet. Der Photodioden-Pin war gar nicht
angeschossen. Es leben die Fernost-Produkte!

 

[Dieter Wiedmann]

Dan Oprisan schrieb:

Missverständniss:
Wir haben die _Diode_ verwendet, also ausgelötet und in unserer
Schaltung eingebaut. Ausserdem hat ein bischen Reverse-Engineering
gezeigt dass die mitgelieferte Platine lediglich eine
Konstantstromquelle beinhaltet. Der Photodioden-Pin war gar nicht
angeschossen. Es leben die Fernost-Produkte!

Staun, die Sparsamkeit im Reich der Mitte bringt doch immer noch neue
Überraschungen.:-O
Dennoch: da habt ihr einfach Glück gehabt, die Biester *sind* übel
empfindlich.


Gruß Dieter

 

[Uwe Hercksen]

Heins Mueller schrieb:

Wenn man die wie eine LED mit einem lt. Datenblatt korrekten Strom vom
45mA betreibt, dann lasert die auch, jedoch ergibt sich kein scharf
gebündelter Strahl (wie ich in meinem Unwissen bei der Bestellung
annahm), sondern ein breiter schmaler Lichtkegel wie von einem
Nebelscheinwerfer. Die Diode sendet offensichtlich auch Laserstrahlung
aus, da man schon auf dem Labortisch die tollsten Interferenzmuster sieht.

Hallo,

das ist ein sehr weit verbreitetes Vorurteil das alle Laserstrahlen
exakt gebündelt sind, genau parallel und eine völlig gleichmäßige
Helligkeitsverteilung im Strahlquerschnitt haben.

Alle realen Laserstrahlen weiten sich mit der Entfernung auf und die
Helligkeit ist über den Querschnitt nicht konstant, dafür sorgen
physikalische Gesetze wie die Beugung.
Besonders stark weiten sich die kleinen Strahldurchmesser auf.

Bye

 

[MaWin]

kai-martin knaak <kmkn@familieknaak.de> schrieb im Beitrag <pan.2004.07.02.02.18.28.856350@familieknaak.de>...

Hmm, du sagst ja zu so ziemlich jedem Satz: "Nein".
Das muss man wohl aufarbeiten.

Die Muster nennen sich "Speckle" und sind die Interferenz im Auge, die
durch die Oberfläche-Rauigkeit des Tischs hervorgerufen werden. Sie
sind sind in der Tat ein typisches Zeichen für Kohärentes Licht.

Ich habe hier 5mW HeNe und einen 3mW Halbleiterlaser, die beide auf

Papier oder dem Tisch nur einen gleichmaessig roten Fleck abbilden.
Nur wenn man sie auf kristalline Oberflaechen richtet (Dia-Leinwand,
Marmor mit eingeschlossenem Feldspat) werden Interferenzen sichtbar,
die sich bei Bewegung des Lasers und bei Bewegung der Augenposition
aendern.

Ich habe hier auch einen Halbleiterlaser, der ueberlastet wurde, und nun
auf Papier oder weisser Wand ein Muster hinterlaesst, das wie Regentropfen
mit ihren Wellenlinien in einer Pfuetze aussieht, also Inteferenzen von
mehreren Strahlen aus dem Laser selbst. Das Muster bleibt gleich, wenn man
den Laser naher/weiter weg bewegt und ist Augenpositionsunabhaengig.

Welches ist nun das Speckle-Muster ? Welches ist das Multi-Mode-Muster,
welche Muster entstand durch Uberlastung ? Das Muster der kristallinen
Oberflaechen entsteht durch unterschiedliche Lichtwegelaengen (ja, des
dazu notwendig zumindest teilweise kohaerenten Lichts) in den Kristallen,
aber das kann man nicht als Muster des Laserstrahls bezeichnen.
Die ersten 50 Hits von Google zeigen leider nur Volltexterklaerungen,
keine Bilder (%&§%&amp, also im Text:

http://www.its.bldrdoc.gov/fs-1037/dir-034/_5009.htm
speckle pattern: In optical systems, a field-intensity pattern produced by
the mutual interference of partially coherent beams that are subject to
minute temporal and spatial fluctuations. (188) Note: In a multimode fiber,
a speckle pattern results from a superposition of mode field patterns. If
the relative modal group velocities change with time, the speckle pattern
will also change with time. If differential mode attenuation occurs, modal
noise results.

Das sagt, Speckle entsteht (bei einer Quelle, die nicht mit sich selbst
gemischt wird) nur bei Multimode-Quellen = partially coherent.

Nun du.

Rote Laserdioden, laufen üblicherweise ab etwa 2/3 ihres Maximalstroms
Single-Mode.

Scheint nach Begutachtung von 3 Datenblaettern zu stimmen. Also daher auch

der fast ebenso gute Strahl des Halbleiterlasers zum HeNe-Laser, bloss
Holographiebilder lassen sich damit nicht machen, also stimmt wohl die
spatial coherence bei ihm nicht so, was auch mit dem Helligkeitsverteilung-ueber-
Wellenlaenge-Diagramm uebereinstimmen wuerde, das eine deutliche Glocke und
keine Nadel ist.

Die Kohärenzlänge eines typischen HeNe liegt bei einigen Hundert Metern.

Dazu sagt mein Holographie-Buch:

your coherence length is probably around six to eight inches. This is the approximate
length of an average 5 milliwatt, HeNe laser. Das Datenblatt von meinen sagt 28cm.


Wir koennen nun darueber nachdenken, ob sich daran was in den letzten 10
Jahren deutlich verbessert hat, denn so alt ist mein Kram.

Das Licht einer Laserdiode die longitudinal Single-Mode läuft hat
immernoch einige Meter Kohärenzlänge.

Soweit ich weiß, sind die Herstellungsprozesse mittlerweile soweit unter
Kontrolle, dass es für die Laserdioden, die in CD-Roms und DVD eingesetzt
werden, keinen nennenswerten Ausschuss mehr gibt, der noch gut genug
wäree, um als Laserpointer sein leben zu Fristen. Stattdessen werden in
den Pointern die LD verbaut, die Du auch in CD-RW und DVD eingesetzt
werden könnten.

Nun, CD-Player und Writer verwenden infrarote Laser, da kommen die

Laserpointer also nicht her. Die Zeit der Laserpointerschwemme war
auch zu Beginn der DVD-Aera.
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.

 

[Carsten Kurz]

MaWin schrieb:

Welches ist nun das Speckle-Muster ? Welches ist das Multi-Mode-Muster,
welche Muster entstand durch Uberlastung ? Das Muster der kristallinen

Speckles sind die feinen Pünktchen/Helligkeitsunterschiede, die Du
siehst, wenn Du dir den HeNe Punkt auf einer gleichmässigen Oberfläche
anschaust.

Bei Laserpointern/LDs sieht man die nicht.

- Carsten

--
Audio Visual Systems fon: +49 (0)2234 601886
Carsten Kurz fax: +49 (0)2234 601887
Von-Werth-Straße 111 email: audiovisual@t-online.de
50259 Pulheim / Germany WGS84:N50°57'50.2" E06°47'28.5"

 

[Carsten Kurz]

Carsten Kurz schrieb:

siehst, wenn Du dir den HeNe Punkt auf einer gleichmässigen Oberfläche
anschaust.

Gleichmässig ist natürlich insofern falsch, als daß die auf einer
wirklich gleichmässigen Oberfläche nicht zu sehen wären. Man kann sie
halt auf wirklich grobem Material nicht mehr auflösen.

- Carsten


--
Audio Visual Systems fon: +49 (0)2234 601886
Carsten Kurz fax: +49 (0)2234 601887
Von-Werth-Straße 111 email: audiovisual@t-online.de
50259 Pulheim / Germany WGS84:N50°57'50.2" E06°47'28.5"

 

[Josef Fischer]

"Carsten Kurz" <audiovisual@t-online.de> schrieb im Newsbeitrag
news:40E54203.4439B3D1@t-online.de...

MaWin schrieb:

Welches ist nun das Speckle-Muster ? Welches ist das
Multi-Mode-Muster,
welche Muster entstand durch Uberlastung ? Das Muster der
kristallinen

Speckles sind die feinen Pünktchen/Helligkeitsunterschiede, die Du
siehst, wenn Du dir den HeNe Punkt auf einer gleichmässigen Oberfläche
anschaust.

Bei Laserpointern/LDs sieht man die nicht.

Ich meine doch. Die Speckles entstehen außerdem wahrscheinlich wirklich
irgendwo auf der Abbildungsebene im Auge: Ich bin kurzsichtig und wenn
ich die Brille abnehme, sehe ich alles unscharf, auch den
Laserpointerpunkt, nicht aber die Speckles im Laserpointerpunkt: Die
sehen noch genau gleich aus. Ich habs gerade extra ausprobiert. Das
ganze scheint auch von dem betstrahlten Untergrund relativ unabhängig zu
sein.
Mein Laserpointer ist sehr alt und hat bei Conrad mal relativ viel Geld
gekostet. Ich meine 50 bis 70 Mark. Trotzdem glaube ich nicht, dass er
von besonderer Qualität ist. Es gab auch noch viel teurere.

 

[Michael Eggert]

"MaWin" <me@privacy.net> wrote:

Hi!

Rote Laserdioden, laufen üblicherweise ab etwa 2/3 ihres Maximalstroms
Single-Mode.

Scheint nach Begutachtung von 3 Datenblaettern zu stimmen.

Kleine Anmerkung am Rande:

Man unterscheidet zwischen transversal und longitudinal single /
multimode.

Transversal beschreibt die unterschiedlichen Moden quer zum Strahl,
ein transversal singlemodiger Laser hat eine gaussförmige
Helligkeitsverteilung über den Strahlquerschnitt, ein transversal
multimodiger kann Ringe, Punkte und Streifen machen, je nachdem, wie
sich die Moden überlagern (und dabei verstärken oder auslöschen).

Longitudinal beschreibt, auf welchen Frequenzen - die alle in den
Resonator passen - der Laser leuchtet. Longitudinal singlemodig nennt
man daher manchmal zur Unterscheidung auch single frequency.

Die Kohärenzlänge hängt alleine von der Bandbreite des emittierten
Lichts ab, für hohe Kohärenzlänge (binnen der es eine Interferenz gibt
zwischen dem Licht, was gerade aus dem Laser kommt und dem Licht, was
vor ein paar ns (cm) aus dem Laser kam) interessiert nur die
longitudinale.

Die Kohärenzlänge eines typischen HeNe liegt bei einigen Hundert Metern.

Dazu sagt mein Holographie-Buch:
your coherence length is probably around six to eight inches. This is the approximate
length of an average 5 milliwatt, HeNe laser. Das Datenblatt von meinen sagt 28cm.

Kommt sicher auf die Qualität / Zielgruppe an.

Wir koennen nun darueber nachdenken, ob sich daran was in den letzten 10
Jahren deutlich verbessert hat, denn so alt ist mein Kram.

Hm die minimale Bandbreite ist gegeben durch die Länge des Resonators,
die Güte der Spiegel, die Verstärkung und die Lebensdauer des
angeregten Zustands bis zur spontanen Emission. DFB-Dioden, mit denen
ich viel arbeite, haben so in der Größenordnung 10MHz (bei 1mW) bis
1MHz (bei 10mW) - die sind im Gegensatz zu den Fabry-Perot in
Laserpointern aber auch schon wegen ihrer Struktur single frequency.

Gruß,
Michael.

 

[Carsten Kurz]

Michael Eggert schrieb:

Die Kohärenzlänge eines typischen HeNe liegt bei einigen Hundert Metern.

Dazu sagt mein Holographie-Buch:
your coherence length is probably around six to eight inches. This is the approximate
length of an average 5 milliwatt, HeNe laser. Das Datenblatt von meinen sagt 28cm.

Kommt sicher auf die Qualität / Zielgruppe an.

Hundert Meter ist haltlos übertrieben. Die kleinen billigen Teile haben
einige dcm. Bessere kommen vielleicht in den Meterbereich.

- Carsten

--
Audio Visual Systems fon: +49 (0)2234 601886
Carsten Kurz fax: +49 (0)2234 601887
Von-Werth-Straße 111 email: audiovisual@t-online.de
50259 Pulheim / Germany WGS84:N50°57'50.2" E06°47'28.5"

 

[kai-martin knaak]

Moin Mawin!

Ich habe hier 5mW HeNe und einen 3mW Halbleiterlaser, die beide auf
Papier oder dem Tisch nur einen gleichmaessig roten Fleck abbilden.

Das Problem mit Papier und anderen besonders weißen Oberflächen ist,
dass das Licht dort mehrfach gestreut wird. Dabei wird zusätzlich die
Polarisation durchmischt und es kann keine kontrastreiches
Interferenzmuster entstehen. Bei nur einer Streuung ist die Mischung der
Polarisation geringer. Aufgerautes Metall, wie zum Beispiel eloxiertes
Alu sollte deswegen gute Speckles geben.

Ich habe hier auch einen Halbleiterlaser, der ueberlastet wurde, und nun
auf Papier oder weisser Wand ein Muster hinterlaesst, das wie
Regentropfen mit ihren Wellenlinien in einer Pfuetze aussieht, also
Inteferenzen von mehreren Strahlen aus dem Laser selbst. Das Muster
bleibt gleich, wenn man den Laser naher/weiter weg bewegt und ist
Augenpositionsunabhaengig.

Hmm. Das kann eigentlich nur heißen, dass der Laser jetzt lieber in
höheren Transversalmoden abstrahlt --> Doughnut-Mode höherer Ordnung :°)
Ein Muster das aus Beugung an Staub oder kaputten Teilen der Front-Facette
stammt, würde sich mit der Entfernung ändern. Das kann ich mir nur
dadurch erklären, dass der zentrale Teil der Ausgangs-Facette der
Laserdiode so beschädigt ist, dass die äußeren Bereiche lasern, die
normalerweise wegen zu wenig Gain nicht zum Zuge kommen.

So ein Krankheitszustand scheint mir aber recht ungewöhnlich. Die
Laserdioden, die bei uns aus dem einen oder anderen Grund einen Schlag
wegbekommen haben, zeigen lediglich weniger Leistung und sind nicht mehr
so gut von außen in der Laserfrequenz zu bändigen. Im Endstadium sind
sie dann eine LED mit adliger Vergangenheit :-|

Welches ist nun das Speckle-Muster ?

Die wirren Punkte, die sich bewegen, wenn Du den Kopf drehst.

http://www.its.bldrdoc.gov/fs-1037/dir-034/_5009.htm speckle pattern: In
optical systems, a field-intensity pattern produced by the mutual
interference of partially coherent beams that are subject to minute
temporal and spatial fluctuations. (188) Note: In a multimode fiber, a
speckle pattern results from a superposition of mode field patterns. If
the relative modal group velocities change with time, the speckle pattern
will also change with time. If differential mode attenuation occurs, modal
noise results.

Die Muster im Austritts-Strahl einer Multi-Mode-Faser werden zwar häufig
ebenfalls mit Speckles bezeichnet. Das ist aber ein grundsätzlich
anderes Phänomen. Das sieht man schon daran, dass dieses Muster sich als
reeles Bild auf einem Stück Papier projezieren läßt. Linsen und
unterschiedlicher Bickwinkel ändern nichts an der Form des
Multimode-Musters. Insgesamt ist das eher verwandt mit dem Muster, das
sich im Profil eines Lasers mit höheren Transversal-Moden zeigt.

Das sagt, Speckle entsteht (bei einer Quelle, die nicht mit sich selbst
gemischt wird) nur bei Multimode-Quellen = partially coherent.

"partially coherent" kann sich nur auf räumliche Kohärenz beziehen. Das
heißt, das Licht sollte aus ganz leicht unterschiedlichen Richtungen
kommend sich auf der Netzhaut überlagern. Die zeitliche Fluktuationen im
Licht sind normalerweise ohne Belang, weil die Wegunterschiede der zum
Speckle-Muster beitragenden Lichtstrahlen nur einige Mikrometer groß sind.
Eine Abschätzung dafür ist:
Delta f = c / Delta L
(c = Lichtgeschwindigkeit, Delta L = Weglängenunterschied, Delta f =
Frequenzhub) Da bräuchte es schon SEHR große Frequenzhübe, um die
Interferenz zu beseitigen.

auch der fast ebenso gute Strahl des Halbleiterlasers zum HeNe-Laser,
bloss Holographiebilder lassen sich damit nicht machen, also stimmt wohl
die spatial coherence bei ihm nicht so,

Doch doch. Der Strahl einer Laserdiode ist schon perfekt beugungsbegrenzt.
Besser geht nicht. Allerdings braucht man für Holographie einen Strahl
mit deutlich dickerer Strahl-Taille. Dafür braucht man dann
die Kollimations-Linse und meist noch ein Aufweitungs-Objektiv.
Das meist gar schröcklich aussehende Strahlpofil eines Laserpointers
kommt von der zu kleinen Kollimationslinse, die die Randbereiche des
Laserlichtes abschneidet und damit Beugungsmuster induziert. Die Linsen,
die für CD/DVD-Laufwerke gedacht sind, sind trotz niedrig-Preis
(2Euronen) erstaunlich gute Asphären mit hoher Numerischer Apertur.

Ein Problem für die Holographie ist allerdings die geringe Laserleistung
zusammen mit eklatanter Frequenzdrift durch schwankende Temperatur und
Strom. Mit Peltier-Element und Präzisions-Stromquelle bekommt man das in
den Griff. Bei kommerziell erhältichen Geräten fällt dann die
Laserdiode selbst gar nicht mehr ins finanzielle Gewicht --- Schau mal bei
Thorlab.com nach den Preisen für Temperatur und Strom-Treiber. Aber
hier in dse sollte man den Elektronikteil Aus dem Ärmel schütteln
können...

was auch mit dem
Helligkeitsverteilung-ueber- Wellenlaenge-Diagramm uebereinstimmen
wuerde, das eine deutliche Glocke und keine Nadel ist.

Wie gesagt, im oberen Bereich des "erlaubten Stromes" schwingt eine rote
Laserdiode normalerweise nur auf einer Longitudinal-Mode. Die
Frequenz-Breite dieser Mode ist sowas wie 10-20MHz. Dazu kommt zwar noch
der Jitter durch das Rauschen der Stromquelle. Aber im wesentlichen
ist das die "schmale Nadel". Hast Du ein Online-Beispiel für ein
Datenblatt aus dem Du die Glockenkurve siehst?

Die Kohärenzlänge eines typischen HeNe liegt bei einigen Hundert
Metern.

Dazu sagt mein Holographie-Buch:
your coherence length is probably around six to eight inches. This is
the approximate length of an average 5 milliwatt, HeNe laser. Das
Datenblatt von meinen sagt 28cm.

Ok.
Offensichtlich ist das ein HeNe, der gleichzeitig auf mehreren
Longitudinal-Moden läuft. Die Frequenzen der verschiedenen Moden laufen
gegeneinander und kommen periodisch außer Takt. Die räumliche Strekce
nach der die Moden maximal gegeneinander schwingen ist gerade die
Länge des Resonatoors. Untereinander sind die Moden aber viel besser
synchronisiert. Das heißt nach weiteren 15cm sind sie wieder im Takt und
schwingen kohärent. Das Spiel geht aber nicht ewig so weiter, denn eine
Mode hat auch in sich unterschiedliche Frequenzanteile. Jenseits einiger
Hundert Meter ist es dann endgültig mit der Kohärenz vorbei.
Genaugenommen hat Multimoden-HeNe also so etwas wie zwei Kohärenzlängen.

Mein Bild vom HeNe war bisher von stabilisierten Exemplaren geprägt, die
gerade für Interferenz-Messungen bei größeren Abständen geeignet sind.
Bei denen fällt der periodische Verlust der Kohärenz im Dezimeter-
Abstand weg und es bleibt die Kohärenzlänge, die sich aus der
Laserlinienbreite ergibt. Ohne besondere Maßnahmen sind das einige
hundert Meter aber das kann man für entsprechend viel Geld auch noch
besser kaufen. Zum Beispiel hier:
http://lasers.mellesgriot.com/default.asp?CatID=116 "With stabilized HeNe
lasers, the cavity length is precisely controlled, providing an overall
integrated linewidth of a few MHz, and coherence lengths of a kilometer or
more."

Wir koennen nun darueber nachdenken, ob sich daran was in den letzten 10
Jahren deutlich verbessert hat, denn so alt ist mein Kram.

Die Eigenschaften von HeNe-Lasern sollten sich in den letzten 30 Jahren
nicht dramatisch verändert haben. Ich bin nur verwöhnt durch die
Geräte, die im Dienste der hehren Wissenschaft angeschafft wurden

Nun, CD-Player und Writer verwenden infrarote Laser, da kommen die
Laserpointer also nicht her.

Stimmt, hab mich informiert. Die 785 die in CD-Playern stecken sind nicht
mehr wirklich gut sichtbar. Das ist allerdings auch eine Gefahr --- Ein
Fleck mit 500mW sieht echt harmlos aus und brennt doch Löcher in schwarze
Pappe...

Die Zeit der Laserpointerschwemme war auch
zu Beginn der DVD-Aera.

Das passt doch prima damit zusammen, dass DVD mit 650nm schon annehmbar
rot zu sehen ist

---<(kaimartin)>---
PS: Grüne Laserpointer sind immernoch ein Hingucker

--
Kai-Martin Knaak
kmkn@tem-messtechnik.de
gpg-key: http://pgp.mit.edu:11371/pks/lookup?search=kai-martin&op=index&exact=on

 

[kai-martin knaak]

Ich schrubselte soeben:

Schau mal bei Thorlab.com nach den Preisen für Temperatur und
Strom-Treiber.

Ouuups.
Das sollte http://www.thorlabs.com heißen.

---<(kaimartin)>---
--
Kai-Martin Knaak
kmkn@tem-messtechnik.de
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