Farbmischung per Faser

Effekte ohne Scanning, Farbmischung, Fasersysteme und andere optische Komponenten.

Farbmischung per Faser

Beitragvon auge103 » Fr 27 Jun, 2014 1:02 am

Moin,
ich habe mir in den letzten Tagen ein wenig Gedanken zu kompakteren Projektoren mit guten Strahldaten gemacht und mir ist folgendes eingefallen:

Wäre es effektiv! möglich, einfach auf das "Standardprinzip" des Einkoppelns mehrerer Wellenlängen per Dichros zu verzichten und stattdessen ein Faserbündel zu verwenden?
D.h. mehrere Dioden verschiedener Wellenlängen mit Fasern versehen und diese Fasern dann - ähnlich wie die Pixel in einem Display - in einem bestimmten Muster anordnen, damit sich die Wellenlängen direkt "mischen"?
Dann noch ein Optik / Teleskop hinter das Faserbündel, damit auch ein vernünftiger Strahl überbleibt.

Hat das schon mal jemand probiert? Sind damit vernünftige Strahldaten / eine homogene Farbverteilung erreichbar?
Immerhin würde es - wenn machbar - gleich mehrere Probleme auf einmal lösen:
Kein Nachjustieren von Dichros, kein Spiegelschnitt nötig, keine unterschiedlichen Strahldurchmesser / Divergenzen, kompakter Scanhead per Faser, einfaches Austauschen defekter Laserdioden, mehr als nur 3 Wellenlängen relativ einfach kombinierbar, etc.

Ich hätte echt große Lust, das mal zu versuchen.
Hat eventuell jemand hier Erfahrungen mit Fasern - ich bräuchte ein paar Infos, wie ich Laserdioden effektiv direkt an Fasern ankopple bzw. zu Testzwecken auch mal einen DPSS durch eine Faser bekomme.
Alles rein experimentell und aus reiner Neugierde.

MfG Fynn
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Re: Farbmischung per Faser

Beitragvon pardini » Fr 27 Jun, 2014 6:38 am

Hi,

klingt auf den ersten Ansatz alles sehr verlockend, aber stell Dir das nicht zu einfach vor. Vielleicht mal hier lesen um erste Eindrücke über die Probleme zu bekommen: http://www.laserfreak.net/forum/viewtopic.php?f=33&t=48117

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Re: Farbmischung per Faser

Beitragvon VDX » Fr 27 Jun, 2014 8:18 am

... ich habe mit Fasern und Ein-/Auskopplung experimentiert und auch ein paar Beispielbilder zur Einkopplung von mehreren Laser-Emittern in eine Faser bei Hochleistungsdiodenmodulen gepostet - viewtopic.php?f=25&t=54351

Im Prinzip geht das - es gibt auch z.B. bei Reichelt einen 'LWL-Koffer' mit Werkzeug zum Eincrimpen und Polieren von Faserenden, was die Einkoppelqualität deutlich erhöhen sollte.

Mich würde auch interessieren, wie sich mehrere Wellenlängen in einer Faser verhalten - ich bin gerade dabei, Laserköpfe mit mehreren Laserdioden und verschiedenen Wellenlängen für hohe Leistungen im 100W-Bereich aufzubauen ... evtl. bekomme ich da mit Einkopplung in eine Faser ja auch bessere Werte raus :freak:

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Re: Farbmischung per Faser

Beitragvon deepblue » Fr 27 Jun, 2014 10:02 am

Hallo auge 103,

Glaube mir,aber das "Standartprinzip"per Dichro die Wellenlängen zu mischen,ist hier die beste und kostengunstigste Lösung.
Angefangen mit den Fasern,für RGB sind es 3 auf 1,plus Einkoppeloptik und XYZ Positionierung,dann wieder Auskoppeln.Das nächste Problem ist,hast ne 3 auf 1 Faser und die Strahlen liegen immer noch nebeneinander :wink: Flüssigkeiten lassen sich "Mischen"aber Licht nur übereinanderlegen.Die Optik lässt sich da leider nicht überlisten :wink:
Und kompakt wird das ganze auch nicht....

Gruß
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Re: Farbmischung per Faser

Beitragvon VDX » Fr 27 Jun, 2014 11:41 am

... jetzt sammele ich hier mal aus dem Thread die jeweiligen Bilder zum 'Einmischen' bzw. Kombinieren von Mehreren Laserquellen auf einen gemeinsamen Spot (~0.3mm), in ein Multi-Faserbündel (0.7mm) oder in eine Einzelfaser (0.1mm).

Je nach Methode sind die Verluste unterschiedlich, aber meist noch unter 20% ... mit den heutigen Laserquellen bekomme ich also schon ein paar Watt bis Megawatt in/durch eine Faser :wink:

Fokus-Kombination ~0.3mm Fokusdurchmesser:
download/file.php?id=26689&mode=view


Multi-Faserbündel -> 0.7mm-Faser:
download/file.php?id=25882&mode=view
download/file.php?id=27554&mode=view


Spiegelschnitt -> 0.1mm-Faser:
download/file.php?id=25814&mode=view


... wenn ich die wiederum in eine einzelne Faser reinbekomme (ich habe hier gerade einiges an Fasern mit 0.1mm bis 0.8mm Kern-Durchmesser da), dann eröffnen sich schon noch ein paar recht interessante Möglichkeiten :freak:

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Re: Farbmischung per Faser

Beitragvon deepblue » Fr 27 Jun, 2014 12:31 pm

Hallo VDX,

hier liegt ein Denkfehler vor,grundsätzlich hast Du recht,aber das gilt für eine Wellenlänge.Da macht es keinen Unterschied was am Ende raus kommt.Eine Wellenlänge verteilt auf mehrere Fasern und am Ausgang immer noch die selbe Wellenlänge,nur eben aus einem Faserbündel bestehend aus mehreren Fasern und für die Materialbearbeitung völlig ok,da fokussiert auf einen Fleck.
Doch wenn Du 3 ferschiedene Farben aus 3 Faserbündeln,die ja im Dreieck angeordnet sind,durch ein Teleskop schickst,werde sie auch immer wieder nebeneinander liegen.Jaaa,fokosiert auf einen Punkt übereinander,aber als paralleler Strahl noch immer nebeneinander.Sie werden nie so übereinanderliegen wie bei der Dichro Methode.
Ich habe ein Jahr lang mit Fasern experimentiert,doch die Gesetzte der Optik konnte auch ich nicht überlisten :(

Gruß
Andre
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Re: Farbmischung per Faser

Beitragvon adminoli » Fr 27 Jun, 2014 1:10 pm

Hi,

ich vermute, er denkt dabei an eine Art Punktmatrix wie bei Disyplays wo die einzelnen Fasern jeder Farbe versetzt angeordnet werden.

In etwa so:

matrix.jpg


oder so, nur auch noch Zeilenweise versetzt:

csreen.jpg
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Re: Farbmischung per Faser

Beitragvon Hatschi » Fr 27 Jun, 2014 1:36 pm

Halli Hallo

Glaube nicht das er das so meint.
Mein Gedanke dazu vor langer Zeit war mehrere Farben in eine Faser, damit man hinten einen "sauberen" Strahl rausbekommt.

Hatschi
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Re: Farbmischung per Faser

Beitragvon VDX » Fr 27 Jun, 2014 2:30 pm

... es ginge beides ...

Entweder ein Faserbündel mit vielen 0.1mm-Fasern -- in dem einen Lasermodul mit 19 Emittern kommen die mit 19 Fasern á 0.1mm zu einem Faserbündel mit 0.7mm Durchmesser ... und in dem anderen mit 61 deutlich dünneren Fasern haben sie's auch zu einem 0.8mm-Bündel geschafft :freak:

... oder mit einem 'Kombinier-Kopf' wie bei dem 6x 445nm-Kopf könnten mehrere Laser gemeinsam auf einen Spot mit 0.3mm Durchmesser fokussiert und damit in eine 0.4mm-Faser eingekoppelt werden.

Das Problem am 'anderen Ende' der Faser für Strahlformung durften die unterschiedlichen Beugungseigenschaften der verschiedenen Wellenlängen sein ...

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Re: Farbmischung per Faser

Beitragvon deepblue » Fr 27 Jun, 2014 2:55 pm

"Das Problem am 'anderen Ende' der Faser für Strahlformung dürften die unterschiedlichen Beugungseigenschaften der verschiedenen Wellenlängen sein ..."

jepp,

Und nicht nur das,sie werden immer um den Faktor der einzelnen Bündeldurchmesser auseinander liegen :wink:

Grundsätzlich ist es so,das was hinten raus kommt immer deutlich schlechter ist,als was vorne rein geht.Es verstärkt die Probleme noch.

Beispiel:Hatte hier ein 640nm Diode-Lasermodul mit top Strahldaten,also 3mm im Durchmesser und Divergenz 0,8mrad,von einem bekannten Hersteller.Beide Dioden über Polscheibe kombiniert und selbst in 15m noch sauber übereinander.Ich habs in eine 25mü
Faser geschickt,und schon nach nicht einmal 5m sah man das das Modul aus zwei kombinierten Dioden bestand.Im Fernfeld lies sich ein deutliches TEM01 Profil erkennen :wink:

Hatte es nämlich auch vor,mehrere Wellenlängen in eine Faser,doch die Probleme hinter der Faser werden nur noch schlechter,weil jeder Laser einen anderen Durchmesser und eine andere Divergenz hat,ja das Strahlprofil ist Rund,aber das war es auch schon.Im Fernfeld sieht es aber alles andere als schön aus und von Homogener Lichtverteilung ganz zu Schweigen.Sauteuer,nen riesen Aufwand und das für einen schönen Runden Strahl.........mehr aber auch nicht :wink: :wink:

Gruß
Andre
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Re: Farbmischung per Faser

Beitragvon adminoli » Fr 27 Jun, 2014 4:00 pm

Hi,

was meines Erachtens Sinn machen würde:

Jede Farbe in je eine normale Glasfaser einkoppeln und nach dem Auskoppeln mittels Dichros kombinieren. Vorteil: Man könnte eine thermische Entkopplung erreichen, ähnlich der Lobo Sparcs-Projektoren, was wiederum zu geringerem Drift verhilft.

Gruß
Oliver
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Re: Farbmischung per Faser

Beitragvon auge103 » Sa 28 Jun, 2014 2:39 am

Hey,
danke für die wirklich hochinteressanten Posts!!!
Oli hat recht, ich hatte genau daran gedacht. Z.b. 20-30 Fasern (mit je einer Diode dahinter) zu einem sehr kompakten Bündel zusammenzufassen und die verschiedenen Wellenlängen wie in einem Matrix-Display zu verteilen - Dahinter eine Optik - Und dann sollte (so der Gedanke) direkt ein weißer, homogener und gleichförmiger Strahl von 1-2mm übrig bleiben.
Aber ich habe leider die Beugung bei verschiedenen Wellenlängen nicht bedacht, das bedarf wohl einer exakt angepassten / dafür hergestellten Optik hinter der Faser.

An sich aber sehr tolle Denkanstöße und Beispiele von euch, ich werde es einfach mal ein wenig im Labor testen, was mit Fasern noch machbar ist. Equipment ist dort zum Glück vorhanden. Bilder folgen dann.
Ich möchte halt das ständige Nachjustieren auf ein Minimum bringen - mit guten Strahldaten.

Aber der Hinweis, dass die Nachteile überwiegen, erklärt dann wohl auch warum das so noch nicht wirklich eingesetzt wurde.
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