Laserstrahlen kombinieren

[lightwave]

Laserstrahlen kombinieren - wie geht das eigentlich?

Es gibt mehrere Möglichkeiten, welche vom Anwendungfall abhängig sind.
Will ich...

1) Laser unterschiedlicher Farbe (Wellenlänge) kombinieren (alle Lasertypen)
2) mehrere Laser einer Farbe kombinieren (hier: Diodenlaser / DPSS)
2a) nur 2 Laser
2b) mehr als 2 Laser

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Auch hier gilt - Qualität (geringe Verluste) hat ihren Preis.

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1) Lösung:
- Dichro (dichroitische Filter)
2a) Lösungen:
- Polwürfel
- Polwürfel & waveplate (= Lamda-halbe-Plättchen = Polarisationsdreher)
2b) Lösungen:
- Spiegelschnitt
- Spiegelschnitt & eine Lösung aus 2a)

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1) Dichro's - Details:
Dichro's sind beschichtete Glasscheiben die nur für ein enges Farbspektrum als Spiegel funktionieren, für einen anderen Teil des Spektrum durchsichtig sind. Diagramm
Wie so ein Aufbau funktioniert ist HIER zu sehen. Die Strahlen werden deckungsgleich übereinander gelegt.

Wichtig:
- Dichro's sind winkelabhängig - üblich sind 0°, 22,5° und 45°. Wir verwenden bevorzugt 45° Typen, 0° Typen werden in Laserprojektoren nicht eingesetzt.
- Üblicherweise werden mit dieser Technik Rot, Grün und Blau zusammengeführt. Es ist aber auch möglich, z.B. Rot mit 658nm und Rot mit 642nm zusammenzuführen - Problem hierbei dürfte für die meisten Leute der wesentlich höhere Preis für diese hochwertigen Dichro's sein.

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2a) Polwürfel - Details:
Ein Polwürfel ist eine besondere Form des Strahlteilerwürfels, dem polarisierenden Strahlteiler. Mit diesem ist es möglich, die Laserstrahlen (egal welcher Farbe) deckungsgleich übereinander zu legen. Vorrausetzung ist, dass beispielsweise Stahl 1 horizontal polarisiert ist, und Strahl 2 vertikal (Grafik). Dies ist am einfachsten umsetzbar, indem die zweite Laserdiode im Winkel von 90° im Diodenblock montiert wird.
Beispiel für die Kombination:

dscn5630.jpg

Wichtig:
- Wenn du bereits 2 Laser mittels Polwürfel kombiniert hast, dann ist das Ergebnis eine Mischung beider Polarisationsrichtungen. Das heißt, du kannst dann nicht nochmal mittels Polwürfel einen dritten Strahl einkoppeln.
- Es gibt Polwürfel, welche für eine bestimmte Farbe (Wellenlänge) optimiert sind - vor dem Kauf also mal nachfragen.

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2a) Polwürfel & waveplate - Details:
Grundsätzlich wie 1a) aber:
- die Dioden werden mit gleicher Polarisation in die Halter montiert, was die Montage/Auswechseln vereinfacht.
- nach einer Diode wird die waveplate in den Strahlengang gebracht - bzw. direkt auf den Polwürfel geklebt.
- kostet mehr als 2a)
Beispiel (der Teil rechts oben):

Laser mit Polwürfel und waveplate - von Bluelight69.JPG

2b) Spiegelschnitt - Details:
Beim Spiegelschnitt werden die Stahlen mehrer Laser (egal welcher Farbe) nebeneinander oder übereinander und/oder nebeneinander gelegt. Der Trick ist hierbei, so genau zu arbeiten, dass diese Strahlenbündel auch noch in großer Entfernung wie ein Gesamtstrahl aussieht.
Beispiel 1, Beispiel 2, Beispiel 3

Vorteil:
Die Anzahl der Laserquellen ist nicht auf 2 begrenzt ist.
Nachteil:
Mit steigender Diodenzahl wirds immer fummeliger und der Beam sehr "fett", weshalb man in der Regel 2 Spiegelschnittmodule mittels Polwürfel vereinigt.

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Zum Schluss noch ein Gesamtschema:
HIER

[SuperMario]

Danke für die einfache Erklärung für uns Unwissende . Jetzt habe sogar ich es verstanden

[Markk786]

Thank you...nicely explained...

[Schorschi]

Hallo Leute,

sorry dass ich diesen alten Bericht raushole

Mir sind ein paar Sachen noch nicht ganz klar.

Vorhaben: 4 Laser gleicher Farbe (450nm) zu einem fokussierten Punkt kombinieren

Ich habe gesehen, dass einige dies mit 4 Polwürfeln realisieren. 4 Würfel hintereinander.
| | | |
----[]----[]----[]----[]---->

Davor wird jeder Strahl durch eine Linse fokussiert:
https://www.insaneware.de/405-G2-Linse- ... -Output-98

Bei einem Polwürfel (Polarisationsdreher) wird ja nur eine Polarisationsrichtung (pro Spiegel) durchgelassen.
Dann würde ja, wenn die 4 Würfel hintereinanderliegen, der Strahl des vorherigen Würfels zur Hälfte reflektiert da 2 Polarisationen gebündelt sind. Somit werden ja eigentlich nur 2 Laserstrahlen gebündelt werden da nur eine Polarisationsrichtung durchgeht.

Übersehe ich hier was? Oder wird hier durch die Fokussierung in der Polarisation was verschoben?

Kann dass jemand aufklären?

[lightwave]

Hallo,
das dürfte nicht funktionieren. Hast Du ein Foto dazu?

[VDX]

... ich kenne das auch nur so, daß pro Polwürfel immer nur 2 in Richtung und Polarisation um 90° versetzte Strahlen "kombiniert" werden -- wenn mehrere Polwürfel "in Reihe" stehen, dann werden zusätzlich unterschiedliche Wellenlängen kombiniert, wo dann die "vorherigen" nur durch den Glaswürfel ohne Ablenkung hindurchgehen.

Für die Kombination mehrere Strahlen mit gleicher Wellenlänge wird typisch Spiegelschnitt verwendet, wobei der Strahl auf "Linie" kollimiert wird, so daß mehrere "Linien" leicht versetzt nebeneinander zu einem "Quadrat" zusammengestapelt werden.

Hab' einige Dioden, wo 3 oder 7 Einzelemitter zu einem "Quadrat-Strahl" zusammengeführt werden, um die Gesamtleistung zu erhöhen ...

Viktor

[Schorschi]

Hi Leute,

ich zieh alles wieder zurück.
Ich habe gestern Abend eine Weile verbracht, um das Video wiederzufinden und siehe da..... es waren doch keine Würfel.

Sorry für die Verwirrung.

Da wir aber schon dabei sind:
- Eine Kombination mehrere Laserstrahlen übereinander ist so einfach nicht möglich.

Ich könnte mir eine Kombination für 4 Laser so vorstellen, dass jeweils 2 Dioden über Spiegel laufen und
dann über einen Polwürfel kombiniert werden. Somit wäre der Spot etwas kleiner als alle 4 zu einem Quadrat zusammenzufassen.

[VDX]

... hier mal 2 Bilder von einer "3x" und einer "7x" Spiegelschnitt-Kombination.

Bei der "3x" sitzen die Dioden auf leicht unterschiedlicher Höhe, so daß die Strahlwege horizontal sind:

(EDIT -- was schlecht zu erkenne ist - direkt an den Dioden sind horizontale Zylinderlinsen, welche die "fast"-axis kollimieren, so daß sich das Strahlprofil bis den gut zu sehenden Kollimierlinsen für die "slow"-axis zu einer breiten "Linie" ausweitet -- ab dann werden die 3 "Linien-Profile" gemeinsam auf die Fokussierlinse projiziert)

25W-Diode_3.jpg

Beim "7x"-Modul werden die Strahlen (genauso mit ""fast" vertikal an dem Modul, "slow" horizontal etwas weiter weg, so daß ein "Linien-Profil" entseht) mit einem konstanten Winkel von der Horizontalen weg auf den "vertikalen" Umlenkspiegel projiziert, ab dem sie dann als "Quadrat-Raster" weitergeleitet, nochal um 90° in die Horizontale umgelenkt und schlußendlich fokussiert werden:

offen.jpg

Rofin-200W-Dioden - 3A-Karte.jpg

Rofin-200W-Dioden - 7A-Karte.jpg

Ohne Beam-Guide2.jpg

Viktor

[vakuum]

Hat Arc!os die Patentanwälte auch zu Rofin geschickt?? Einfach deren Erfindung kopiert... mei mei... oder war Rofin sogar zuerst?

[Schorschi]

Hallo Leute,

ihr habt mir schon mal super weitergeholfen.
Jetzt brächte ich etwas Nachhilfe bezüglich Optik.

Wenn ich jetzt 4 kollimierte, nebeneinander liegende Beams habe.
Mit welcher Linse lassen sich diese gut zu einem Strahl kombinieren?

Ist eine konkav konvexe Linse hier richtig?

Edit: irgendwie kann ich keine Bilder mehr anhängen.....