Создание высокодобротного коллиматора

Попытавшись построить коллиматор из линзы в лазерной указке и разочаровавшись получением на выходе колец Френеля, яначал разбираться что нетак.
Лазерный диод выдает не точку(а ведь бъектив строит параллельный пучек из точки ) а пятно причем несимметричное я спросил у Оптика из ИЗМИРАНа как делают коллиматоры.
он мне ответил что они используют две линзы одну фокусируют в точку и это излучение вводят в оптоволокно, затем(из оптоволокна выходит точка) фокусируют другой линзой свет из оптоволокна в бесконечность. Вот я и попытался сделать нечто вроде этого. Смотрите что вышло:

 

Уважаемый Павел! Ни хрена не получилось у Вас. По крайней мере, из приведенных иллюстраций ничего не следует. Например, что изображено на IMG_0711.jpg? Видно какое-то пятно. Во-первых, структуру пучка не разобрать. Во-вторых, в подобных случаях принято приводить какой-то масштаб (линейный, угловой, в зависимости от того, в какой зоне находимся). Волокно какое?

?! Это Вы погрячились. Поговорите с человеком из ИЗМИРАНа, он Вам подробнее растолкует.
Наконец, из фото не ясно, каким способом изучение указки заводится на торец волокна. Где та самая "первая линза"?
Ещё позволю себе заметить, что сколь нибудь хороших результатов по эффективности ввода в волокно не получить никогда. Нужны какие-никакие юстировочные устройства.

 

ну во первых Я только начал свои эксперименты и поделился первым опытом а во вторых я здесь и создал тему чтобы получать конструктивную поддержку и критику а не похвастаться "какой я умный а вы все лохи"

 

а структура пучка оптоволоконных нитей 8 гранник

 

Для получения высокачественного выходного пучка это плохо, очень плохо. Вы же всё затеяли именно именно для качества, как я понимаю. Если световодов несколько, то в любом случае в дальней зоне получится плохо. Или же Вам придётся решать задачу фазирования отдельных нитей. Поверьте, это гораздо сложнее, чем заводить излучение в одиночное волокно. Но даже если решить задачу, и Вы заведёте излучение с приемлемой эффективностью в многомодовое волокно, то тоже будет не слишком хорошо по качеству пучка. Многия моды - многия печали. Надо заводить в одномодовое. Задача выполнимая для относительно маломощных диодов, каковым является указка. Многие производители предлагают диоды с волоконным выходом. Я, правда, знаю только о диодах ближнего ИК. 805 нм и 975 нм. Но красные наверняка найти можно.
Но в конце я всё же не понимаю, зачем гнать излучение в волокно? Как минимум два объектива (причём не могу поверить, что это будут одиночные линзы) + волокно. Для красных диодов можно получить высококачественный выходной пучок (практически с дифракционной расходимостью), взяв 3-х компонентный коллимирующий объектив. Смотреть тут: http://www.fti-optronic.com/Krasnye-lazernye-moduli.html

 

Мне необходимо получить пучек качественный пучек в относительно небольшой области порядка 2-3 метров с практически нулевой расходимости.
Причем даже если мы возьмем трехлинзовый коллиматор то он(для лазерных диодов ) будет давать серию параллельных пучков и они будут выходить из объектива под разными углами т е излучение все же будет не совсем параллельно. За критику и помощь спасибо. Однако мне необходимо все же получить не очень высокую мощность на выходе из оптоволокна. И мне не помешала бы информация как люди вводят излучение в него

 

а у меня новый корпус высокодобротный появился. для синего 1 ватт

 

Смотреть тут: http://www.thorlabs.de/NewGroupPage9.cfm?ObjectGroup_ID=997 . Хорошо подходит для Ваших задач. В общем, настоящий джедайский меч. НО: см. ценники!
Ещё можно глянуть здесь: http://www.thorlabs.de/NewGroupPage9.cfm?ObjectGroup_ID=2940

Предупреждаю: "торлабс" - отнюдь не единственная фирма. Преимущество то, что её продукцию легко купить в России.

 

Как все запущено.
Уважаемый, вы хотите получить

И что же такое нулевая расходимость?
ОТ создания мира расходимость меряют в радианах. у хорошего одномодового лазера она составляет 1-2 миллирадиана. Ну что достаточно это или нет?
Да лаз. диод выдает совсем не точку , а хуже того энта хвигура описывается кривой второго порядка!!! Сиречь эллипсом! Те кругом вписанным в квадрат 3х4 (шутка)
Но это еще ничего расходимость у эллиптического пучка по разным осям разная, те фокусируя большую ось , для малой вы находитесь не в фокусе. Злые ученые придумали нашу голову всякие разные цилиндрицкие линзы. Ими они исправляют астигматизм упомянутый выше, или применяют клинья (из стекла). И только после этой процедуры истинные ценители дифракционно расходящихся пучков фокусируют их или коллимируют. Гнать излучение в волокно для коллимации, поверьте мне и мирону затея глупая, ваш знакомый из ИЗМИРАНА просто делает так либо не понимая , либо решая свои специфические задачи, скорее всего транспортировку излучения через волокно , тк городить систему зеркал просто неудобно. Итак истинный коллиматор не будет связываться с астигматическими пучками, но будучи состоящим из двух линз, пребудет таковы до полного фокусного расстояния.
Ну вот напр немного о лазерных диодах http://www.newport.com/store/genContent.aspx/Tutorial-Laser-Diode-Technology/852182/1033, http://www.newport.com/store/genContent.aspx/Beam-Shaping-with-Cylindrical-Lenses/144888/1033, а здесь поэма о фокусах и коллиматорах
http://www.newport.com/store/genContent.aspx/Focusing-and-Collimating/141191/1033

 

Большое спасибо за советы но коллимировать гелий неоновый лазер мне никчему я им просто не располагаю, а пример поэмы о фокусах и коллиматорах именно о таком лазере. Да я знаю что такое кривые второго порядка и что такое элипс но вот какая штука мы же можем взять часть этого элипса который бы обладал бы очень маленьким эксцентриситетом и загнать уже его в оптоволокно, согласен потери мощности огромны но ведь мне и не требуеться 100 мВт на выходе достаточно 1-3. поправте если я что то не понимаю

 

Pavel666, я не понял Вашего поста. Почему коллимируем He-Ne? Торлабовский каплер КТ112, на который я давал сылку, он же "Laser Diode-to-Fiber Coupler". Т.е. предназначен именно для заведения излучения лазерного диода в одномодовое (hic!) волкно. Говорят, в одномод с коркой 3.3 мкм можно засадить до 45% мощности дохлого красного 10 мВт лазера. Что Вам ещё нужно?
Но Glavlaser справедливо отметил, что даже если Вы загоните в волокно нужную Вам мощность, то это ещё не гарантирует получение того самого "нерасходящегося" пучка, ради которого всё затевалось изначально.
И ещё:

А с какого рожна эксцентриситет будет малым? По определнию у лазерного диода излучающая область - это полоска. Причём соотношение сторон зависит от выходной мощности.

 

нет там всеже элипс и даже не совсем элипс а я по поводу комментария glavlaser http://www.newport.com/store/genContent.aspx/Focusing-and-Collimating/141191/1033 он дал мне почитать о колиматорах для лазеров дак вот там гелий неоновый лазер пользуют

 

дело в том что как мне кажеться излучение которое попадет в оптоволокно оно уже будет параллельно так как принцип работы его такой а то которое не параллельно оно там очень быстро затухнет
Но опять таки я могу ошибаться для этого я и экспериментирую и спрашиваю совета. Я не отрицаю что это могут быть просто домыслы причем только мои

 

В данном случае Вы ошибаетесь, причём принципиально. Если взять одномодовое волокно (а надо брать именно его, только в этом случае на выходе будет хороший гаусов пучок), то геометрическая оптика в этом случае не работает. Надо честно пользоваться волновой оптикой. Без длинного теоретизирования итог выглядит так: на выходе одномода имеем хорошую волну, но диаметр пучка измеряется единицами микрон (точнее, зависит от диаметра жилы волкна и некоторых других параметров). Поэтому дифракция очень сильно раздувает пучок и нужен объектив для его коллимирования.
Если взять многомодовое влокно, то у него диаметр поболее раз этак в 10. Заводить много проще, суперкаплеры с субмикронными подвижками не требуются. НО: на выходе получите пучок, побитый спеклами. Это значит, что выходное излучение будет содержать много пятен неправильной формы. И что с ним делать?
Неужели Вы в своих эксериментальных экзерцициях этого не увидели? Я имею в виду, что пучок на выходе волокна (у Вас вроде как оно ещё и не одно!) излучение по поперечному сечению имеет говённейшую структуру.

 

Pavel666


Давайте серьезно. Судя по вашим постам в оптике вы ничего не понимаете , ни в геометрической , понятия о дифрации света у вас нет. Вам два человека с университетским образованием и огромным опытом работы говорят, чтобы сколлимировать пучок излучения лазерного диода в дифракционно расходящийся осесимметричный пучок, нет смысла связываться с волокном.
Для получения такого пучка нужна достаточно сложная оптическая система построение которой вам пока не под силу, так как вы даже не понимаете ,что коллиматор и гелий неоновый лазер не привязаны друг другу.
Что бы грамотно поставить вопрос и получить на него конструктивный ответ , надо иметь минимальные понятия о волновой оптике и теории диффракции. Если есть желание возьмите любой учебник из курса общей физики, ОПТИКА и прочитайте там раздел геометрической оптики и диффракции. будут вопросы с удовольствием ответим. Пока заглавие ветки "Слздание высокодобротного коллиматора" для профи звучит так же как " сапоги в смятку или голенища в квадрате" . Нет в оптике "высокодобротных " коллиматоров

 

Уважаемый Glavlaser давайте начнем с того что у меня тоже есть университетское образование и я тоже проходил курс геометрической и олновой оптики. У гелий неонового лазера на сколько я помню излучение благодаря достаточно большому резонатору симметрично а у диода это ассиметричный расходящийся клин потому коллимировать их надобно по разному. Поправьте меня если я заблуждаюсь

 

Pavel666

Я не буду доказывать вам , что если даже вы изучали волновую оптику , то вы все забыли, это просто самоочевидно из вашей терминологии.
Действительно М2 ( эм квадрат) фактор у диода и гелий неонового лазера разный. Поэтому вам и говорят специалисты, что сначала исправляют астигматизм, излучения диода, а затем такое излучение можно попытаться как- то преобразовать в пучок малой расходимости. Гонять излучение диода в волокно с этой целью бессмысленно, либо с большими затратами на оптическую оснастку для юстировки и большими потерями мощности излучения. Вырезать диафрагмой из излучения лазерного диода круг и пытаться его коллимировать бессмысленно , поскольку астигматизм такой процедурой не правится. Вы сформулируйте цель которую вы преследуюте, что должно получиься в результате "коллимирования".

 

Могли бы вы сказать Что в таком случае можно сделать для менее затратного способа устранения астигматизма?

 

На мой взгляд, лучше всего воспользоваться оптикой CD или DVD головки. Там предусмотрена коррекция астигматизма. Сразу за диодом стоит цилиндрическая линза, а после поворотного зеркала фокусирующая. Те взять считывающий модуль не вынимая оттуда диод, снять диффракционную решетку, снять фокусирующую линзу, ту что на подвижной катушке, и вместо нее поставить линзу с подходящим фокусным расстоянием или объектив. Свою линзу надо выбирать из расчета, того диаметра и расходимости пучка кот. надо получить. На практике я не знаю точно во всех ли DVD головках есть цилиндрическая линза. Возможно можно испльзовать и фокусирующую линзу (все таки она с просветлением) но всеравно надо будет добавить выходную линзу.

 

а что в таком случае можно сделать с кольцами френеля которые возникают?