Laserdiode

Michael Eggert schrieb:

Die Amis zeigen's uns mal wieder:

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- Carsten

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Carsten Kurz
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Hi,

doch es geht, wie hier

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und
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hier zu sehen ist, auch mit relativ guten Ergebnissen.

Alex

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Alex Wenger

Aua. Das hätte ich natürlich nicht im Traum gedacht, dass die Verhältnisse bei den Dioden dermassen krass sind. Wieder was gelernt, besten Dank für die Berechnung. Ich hatte von den Gaslasern her kommend die Phasenfluktuation als Kuriosum abgetan. Instinktiv hatte ich eh immer einen Bogen um diese Winzlinge gemacht, insbesondere solche ohne externe Kavität. Diodenlaser braucht man, um richtige Laser zu Pumpen :-]. Laser erkenne ich normalerweise am Drehstromstecker und an den Kühlwasseranschlüssen ;-). Jetzt leuchtet mir auch dein Hinweis auf die Fluoreszenz- lebensdauer ein; beim HeNe ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein Fluoreszenzphoton im Laser-Mode landet, so gut wie Null (1ppm oder so) allein aus Raumwinkelgründen. Bei der Diode hingegen landet sie praktisch unvermeidbar drin ;-)).

Jupp, kenn ich. Du hast nichts lustiges verpasst, als du nicht drin rumschraubtest. Ging üblicherweise so: Praktikant vergisst Jodzelle zu kühlen, worauf der Laser natürlich nicht mehr last, alldieweil eine Dose lila Dämpfe im Resonator steht. Also dreht er wie wild an den Spiegeln, bis die irgendwie windschief drinhängen. Dann: "Rooolf, könntest du mal rasch schauen....?" Naja, mit Geduld packt man es dann. BTW, Invar ist eine Metalllegierung. Glaskeramik ist Zerodur, so für Etalons usw.. Beide Materialien haben so eine S-Kurve der Temperaturausdehnung. Momentan geht der Trip allerdings Richtung Karbonfaserstäbe; die grösseren YAGs haben hier jetzt alle solche Materialien. BTW, Jodstabilisierter HeNe wär auch noch ein Semester- projekt für Elektronik-Interessierte.

Intracavity-Spektroskopie? Gratuliere zur Nervenstärke. Vielleicht geht's mit Polarisationsspektroskopie extra- cavity ;-).

Viele Grüsse Rolf

--
mfg Rolf Bombach
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Rolf Bombach

Hi!

[Diodenlaser]

Drehstromstecker allein für die Lüfter, ja? Och, sowas haben wir auch, aber wenn man den Wirkungsgrad mit ner Lupe suchen muss, geht mir irgendwie der Spaß abhanden.. Is immer so laut :-)

Das kommt so direkt wie gesagt nicht im Schawlow-Townes vor, wird aber wohl irgendwie in P/h stecken. Ja, ich gelobe, morgen schau ich auch in die Quellen, die ich zitiere :-))

Och sach das mal nich... Bei geschätzterweise 0,3mm Länge und 10µm aktiver Zone haben wir ein Verhältnis von 30:1, bei einem kurzen HeNe mit 10cm Länge und 1mm Strahldurchmesser auch nur 100:1.

Nur weil eine Laserdiode Lichtleitereigenschaft hat, heißt das ja nicht, daß am Rand der aktiven Zone reflektiertes Licht auch in TEM00 liegt.

[Jodstabilisierter HeNe]

Hihihi.. Wo hattet Ihr das Teil her?

Mag auch sein.

Äähhh, nee moment mal, ich glaub Zerodur hat irgendwo ein Minimum in d_l/d_t. Also irgendwo gibts ne Temperatur, wo sich der Ausdehnungs- koeffizient umkehrt und sich das Zeug halt wieder zusammenzieht. Kann mich aber auch irren und es war irgendein noch spezielleres Zeugs. [Qualität der Spiegel im HeNe]

Wiewowas? ´türlich, macht Ihr doch genauso ("Praktikant vergisst Jodzelle zu kühlen, worauf der Laser natürlich nicht mehr last"). Wenn die Spiegelqualität schon nix mehr zur Linienbreite beiträgt, die Leistung brauchst aber schon.

Ääh, was?

Gruß, Michael.

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Michael Eggert

Der Temperaturverlauf der Ausdehnung ist bei Zerodur auf magische Weise so verbogen, dass sie etwa zwischen 20°C und 100°C weitgehend verschwindet (Größenordnung 0.05e-6/K). Außerhalb dieser Sattel-Strecke schrumpft es bei tiefen Temperaturen und dehnt sich bei höheren aus.

---> Siehe:

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Entdeckt auf dieser Seite:

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Ihr habt also beide Recht :-)

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--
Kai-Martin Knaak
kmkn@tem-messtechnik.de
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kai-martin knaak

Hi!

Bis auf meinen Quatsch mit dem Minimum im Ausdehnungskoeffizienten.. Der hat natürlich nen Nulldurchgang und die _Länge_ ein Minimum.

Gruß, Michael.

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Michael Eggert

moin,

Lupe

Wirkungsgrad bei Gaslasern? Ich dachte immer, das sind Heizungen, wo zufällig noch Licht rauskommt. ;-)

Viel Spass noch Thomas

-- E-mail Adresse ist existent, wird aber aus verständlichen Gründen nicht gelesen. GMX löscht den Spam-Käse sowieso irgendwann.

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Thomas Schulz

Mein persönlicher Rekord: 40kW in, 400mW out. Coherent supergraphite Krypton. Na bitte, 99.999% Wirkungsgrad. Als Duchlauferhitzer. Mach das mal nach! Noch Fragen, Kienzle? Im Moment bin ich auf die 100 MW Pulsleistung der YAGs angewiesen, die haben schon so was wie Wirkungsgrad, beinahe schon vor dem Komma der Prozente ;-).

--
mfg Rolf Bombach
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Rolf Bombach

Den Spruch muss ich mir merken ;-).

Der Raumwinkel ist, wie der Name schon andeutet, weder ein Winkel noch ein Raum, sondern eine Fläche. Runde ich mal für einen Holo-HeNe auf 150mm auf, dann, moment, Vierpierrquadratdurchetc, OK, 3ppm. Mal zwei, hinten ist auch noch ein Spiegel, fällt mir grad ein ;-]

Umgebaut aus normalem älteren HeNe. Riesengebastel mit Peltier für die Zelle, angepappten Piezos, selber gelöteter Elektronik usw. Bei Demtröders war man immer schon, äh, Kostenbewusst :-]. ("Warum schrauben sie denn alles, man kann vieles doch auch _kleben_. Ja wissen sie denn, was so eine V-Stahlschraube kostet? Warum mussten sie für die Abschirmung ein elektropoliertes Edelstahlblech, das mit der blauen Schutzfolie, nehmen?" "War die billigste Blechsorte an Lager". "Hmm".) Die Geschichte vom selber geteerten Garagendach oder die vom selber eingebauten Autolautsprecher erzähl ich lieber gar nicht erst....

Keine Ahnung was ihr treibt, hab nur geraten. Aber wenn schon Nichtlineare Spektroskopie, dann richtig :-]. Schlusswort: Auf was ich hinaus wollte, der Hobbyelektroniker kann in der Grundlagenforschung erstaunlich viel erreichen. Viele Geräte gibt es eben nicht in grossen Stückzahlen, die Aufgaben sind meist nicht so kompliziert, über- integriertes Zeug ist eher selten.

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mfg Rolf Bombach
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Rolf Bombach

Am Sun, 04 Jul 2004 04:36:34 +0200 hat kai-martin knaak geschrieben:

Hatte ich bei ersten Experimenten mit alten CD-Lasern auch so gemacht (und die erste Diode gekillt, weil ich übersehen hatte, das das Analogmultimeter auf AC stand und daher nur ca. 70% (?) anzeigte. Aber auch mit Fotodiode find ich es schwer an die Nennleistung zu gehen, weil die Dioden laut Datenblatt um einen Faktor 1:2 streuen - oder sind die Monitordioden inzwischen besser geworden? Wie geht man in der Praxis vor, wenn man die LD im geregelten Betrieb bei Nennleistung betreiben will, um den/die richtigen Fotostrom/Laserleistung einstellen zu können? Naheliegend wäre ein opt. Leistungsmesser - wenn man den aber nicht hat?

--
Martin
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Martin Lenz

Hi!

Nein, die sind der Ausschuss aus der Fotodiodenproduktion :-) Bei etwas besseren Lasern ist ein Datenblatt _für_dieses_Exemplar_ dabei, aus dem man erkennt, bei welchem Strom bei welcher Temperatur wieviel Licht aus dem Laser kommt und was die Monitordiode dazu sagt.

Aber auch nur, wenn die Laserdiode neu/sauber ist.

Jemanden fragen, der einen hat? :-) Oder auf der sicheren Seite bleiben und sich im Zweifelsfall halt mit der Hälfte der Leistung begnügen.

Gruß, Michael.

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Michael Eggert

Martin Lenz schrieb:

Wäre das bei identischen Teilen nicht über eine Temperaturmessung möglich?

- Carsten

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Carsten Kurz

Single mode heisst meistens schon single longitudinal mode. Und man braucht auch keine Roehrenlaengenregelung etc. Das macht man mit Etalons, und das ist kein so besonders hoher Aufwand. Allerdings funktioniert das besser mit Lasern mit hoher Verstaerkung, wie zB bei Argonlasern. Kohaerenzlaengen von 50-100m sind nicht schwer hinzubekommen.

Inwieweit Laserdioden da besser sind oder nicht, ist ein heiss diskutiertes topic in den einschlaegigen Holografie-Foren; und da gibt es pro- und contra-Erfahrungen. Nur wenige Laserdioden sind geeignet - das Problem ist nicht die Koehaerenzlaenge fuer eine gegebene Mode, sondern dass die Moden leicht springen, und weil deren Abstand ziemlich gross ist, versaut einem das jedes Hologramm.

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R.X.

Hi!

[HeNe]

Nur müssen die in den Resonator - geht schlecht, wenn man eine Discolaserröhre hat :-)

Klar..

FP (Fabry-Perot, Endflächen als Spiegel) können - auch wenn sie, wie hier geschrieben wurde, bei hoher Leistung singlemodig laufen - ihre Mode wechseln. Tun sie auch gerne, mit Strom, Temperatur und Mondphase.

DFB (Distributed Feedback, eingeprägte Interferenzfilter als Spiegel) tun das nicht, sie kennen nur eine Mode.

Gruß, Michael.

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Michael Eggert

Martin Lenz schrieb im Beitrag ...

Deswegen werden die ja hergestellt.

Nimmt man eine bekannte Laserdiode, laesst sie auf eine Photodiode scheinen, und vergleicht den Photostrom mit der Einzustellenden.

--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
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MaWin

Nimm den Nennstrom und vertraue darauf, dass die Diode dabei die vom Hersteller angegebene optische Nennleistung bringt.

Man fährt den Strom auf den im Datenblatt angegebenen Maximalwert und misst parallel das dabei anfallende Photodioden-Signal.

Oder wenn man kein Datenblatt hat: Dann nimmt man die Kurve von Strom gegen optische Leistung auf und achtet auf den Punkt, an dem die Steigung etwas weniger steil wird. Dieser Strom ist kurz vor der Zerstörschwelle. Also sehr vorsichtig hochdrehen! Etwa 10% darunter ist dann der sichere Maximal-Strom.

Soweit ich weiß, ist es zumindest bei den "high power"-Dioden jenseits von 5mW üblich, beim Hersteller die Dioden auf diese Weise zu testen und erst dann die Leistung zu spezifizieren.

Ein für eine bestimmte Wellenlänge geeignetes Powermeter lässt sich übrigens einigermaßen leicht improvisieren. Nimm eine Fotodiode mit einigermaßen großer Fläche (z. B. BPW34) und rüste sie mit einem Vorverstärker aus (OpAmp als Impedanzwandler beschaltet). Gehe zu jemanden, der ein offizielles Powermeter hat und nimm eine Laserdiode mit Batteriebetrieb mit (Laserpointer). Wichtig ist, dass der Laserpointer die gleiche Wellenlänge hat, wie der Laser, den Du letztendlich vermessen willst. Für verschiedene Leistungen nimmst Du Vergleichsmessungen zwischen der Fotodiode und dem Powermeter vor. Die Messwerte ergeben eine Kalibrierkurve für den selbstgebauten Detektor. Auf etwa 10% bekommt man das sicher hin. Jenseits davon wird absolute Leistungsmessung aufwendiger aber die Laserdioden-Datenblätter stimmen ohnehin nicht genauer mit der realen Welt überein :-)

Viel Spaß beim Leuchten und Lasern!

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Kai-Martin Knaak
kmkn@tem-messtechnik.de
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kai-martin knaak

Wenn man mal mit dem Daumen durch die HeNe Kataloge geht, ist ein häufiges Schlagwort "single mode (TEM00)". SLM heisst meist "single frequency" und wird praktisch ausschliesslich über Cavity-Längenregelung erreicht. Da thermische Regelung sehr einfach zu realisieren ist, kann der hohe Preis der Geräte nicht erklärt werden, eventuell reines Stückzahlproblem. Ausgenützt wird, dass bei kurzen HeNe nur eine Mode pro Polarisation anschwingt. Argonlaser ist eine ganz andere Baustelle. Durch die starke Modenkopplung durch beträchtliche homogene Linienverbreiterung und die üblicherweise grössere Baulänge kommt da ohne zusätzliche Massnahme nur zeitlicher und frequenzmässiger Modensalat raus. Sicher ist ein Etalon eher eine einfache Massnahme, die Frage ist, wie stabil das läuft. Also ob man Frequenzstabilität haben will oder einfach eine ungewisse Zeit lang Betrieb auf einer Mode. Der Z-Lok/Etalon Lok Zusatz zum Spectra-Laser sieht jeden- falls so aus, als wäre er deutlich teurer als ein kompletter stabilisierter HeNe.

Um Diodenlaser konnte ich mich bis jetzt mit Erfolg drücken. Wie stark beim Ar-Laser ein Mode-Hop das Hologramm versaut, kann ich nicht beurteilen, bin nie über holographische Interferometrie hinausgekommen, und dort muss nur ein Schuss aus dem Rubinlaser single-mode sein und durch das durchsichtige Objekt durchgehen und das Ding ist im Kasten. Ausnehmend wenig Unterhaltungswert hat auch das Abstimmen gepulster Laser auf CW-Seedlaser. Auch das geht dann nur über Cavitylängenregelung, allerdings unter erschwerten Bedingungen :-]. Wir haben gleich 2 gepulste SLM-YAGs, einer erfüllt die Specs um Faktoren nicht, der anderer geht schon gar nicht erst. Für 20kE würden sie das Gerät wieder hinkriegen, meint der Hersteller. Nein danke, meinen wir.

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mfg Rolf Bombach
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Rolf Bombach

Bei HeNe's mit internen Spiegeln, nehme ich an.

Klarerweise ist erstmal nicht definiert, was "single mode" heissen soll, transversal oder longitudinal. Wenn man von single mode fuer Holographieanwendungen spricht (zB bei DPSS Lasern), dann ist longitudinal gemeint, weil TEM00 eh vorausgesetzt ist (ohne TEM00 braucht man gar nicht anfangen, weil die verschiedenen Strahlkomponenten ia gar nicht kohaerent zueinander sind).

Ziemlich - man braucht aber ein temperaturstabilisiertes Etalon (0.01C oder besser). Wenn das mal im thermischen Gleichgewicht ist, wird eine gegebene longitudinale Mode lange gehalten. Bei meinem Argonlaser (Lexel 88) vielleicht 10 Minuten, aber das ist auch kein speziell stabilisierter Laser, sondern der wurde vorher in der Ophtalmologie eingesetzt.

Genau der Punkt. Die Laser welche extra Jod-Zellen o ae haben, sind frequenzstabilisiert, und ich denke das ist was oben mit den teuren HeNe Lasern gemeint wurde. Einfache longitudinale Modenstabilisierung ist keine so grosse Sache, solange man externe Spiegel hat und daher ein Etalon verwenden kann. Jod Zellen gibt es insbesondere als Zusatz fuer Argonlaser um die Frequenz auf einige Mhz genau zu bestimmen bzw zu locken. Siehe zB

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Damit habe ich mich ausgiebig beschaeftigt und herumgespielt. Kurz, mode hops machen bei Argonlasern in der Praxis nicht viel aus, im Ggs zu Diodenlasern. (Laenger: solange nur eine Mode schwingt, ist die Kohaerenzlaenge "unendlich", was in der Praxis 100m oder so sind, entsprechend einer Linienbreite von einigen Mhz. Wenn nun die Mode zu einer benachbarten springt, deren Abstand etwa der Resonatorlaenge L entspricht, dann verringert sich die Kohaerenzlaenge effektiv auf etwa die Resonatorlaenge. Bei zwei jumps auf die Haelfte, und bei N jumps auf L/(N-1). ). Wenn beim Argonlaser L=1m ist, machen also ein oder einige wenige jumps bei ueblichen Hologramm-Abbildungstiefen nicht viel aus. Beim Diodenlaser entspricht der Modenabstand aber < 1mm, was bedeutet dass schon ein jump das Hologramm killt. Daher ist die Fraktion der Holographen, welche mit Diodenlasern arbeiten, sehr mit der Modenstabilisierung beschaeftigt, dh mit elaborierten Temperaturkontrollern etc.). DPSS Laser sind wieder eine etwas andere Sache.... hochgenau tempstabilisiert muessen die auf alle Faelle auch werden.

t. Für 20kE würden sie das Gerät

lol...

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R.X.

Genau. Sieht verdächtig gleich aus wie bei Spectra ;-). Jod- Zellen sollte man im Moment in unserm Labor nicht erwähnen. Jetzt liegen schon welche bis 10cm rum. Durchmesser.

Das bizarrste mit Iodzellenstabilisierung ist mir bei Demtröder passiert. Ich hatte eine Zelle im Strahl eines single-mode Farbstofflasers als Wellenlängenmarkierer eingebaut. Allerdings hinter einer Ecke, ich konnte die Zelle nicht sehen. Aber Kollege hat gerufen, falls die Frequenz gesprungen ist. Irgend- wann war mir das zu blöd und ich hab direkt beim Laser eine zweite Iodzelle hingestellt. Das endete unerwartet in Zank, Kollege sah die Fluoreszenz in der Zelle bei andern Wellenlängen. Beide Zellen nebeneinander: Tatsächlich, sie reagierten auf unterschiedliche Wellenlängen. Mir kam das seltsam vor, da Iod ja nur ein stabiles Isotop hat und somit ein Reinelement ist. Irgendwann kam raus, "jemand aus Karlsruhe hat uns das mal geschenkt". Hab diese Zelle dann sehr vorsichtig weggepackt...

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mfg Rolf Bombach
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Rolf Bombach

Hi!

Druckverschiebung?

Gruß, Michael.

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Michael Eggert

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