Zitat : perl hat am 14 Nov 2006 17:29 geschrieben :

Hiermit Zitat : Spektrale Fotoempfindlichkeit, l = 850 nm S = 0.62 A/W kannst du aber etwas anfangen, wenn die Empfindlichkeitskurve ( dabei auf die verwendete Einheit achten !!!!) bekannt ist und du so nah ran gehst, daß die gesamte Strahlung auf dem Detektor landet.

Wenn ich das jetzt ausrechne für die 0,36mA, dann wären das 0,58mW. Das ist etwas wenig für einen Laser der angeblich 5mW haben soll. Die Fläche des Sensors (7mm²) ist größer als die des Lasers, die gesamte Leistung müsste ich also auffangen.

Zitat :

0,36mA, dann wären das 0,58mW. Das ist etwas wenig für einen Laser der angeblich 5mW haben soll.

1) Du musst eine Sperrspannung an die PD anlegen, sonst verhindert der Innenwiderstand, daß sich der Photostrom voll ausbilden kann.

2) Wenn sich eine Optik vor der LD befindet, kann die leicht über 50% schlucken.

3) Passt die Wellenlänge ? Für sichtbare Laser hast du höhere Reflexionsverluste am Si und außerdem sind die Lichtquanten energiereicher. Wegen letzterem schrieb ich daß du auf die Einheit an der Empfindlichkeitskurve achten sollst. Quantenwirkungsgrad ist etwas anderes als A/W.

4) Es ist ja möglich, daß du den Laser knapp über der Schwelle betreibst. 10mA mehr bringen vielleicht die gewünschte Ausgangsleistung.


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Besonders VDE0100; VDE0550/0551; VDE0700; VDE0711; VDE0860 beachten !

Zitat : perl hat am 14 Nov 2006 20:35 geschrieben :

1) Du musst eine Sperrspannung an die PD anlegen, sonst verhindert der Innenwiderstand, daß sich der Photostrom voll ausbilden kann.

Ich habe etwa -5V angelegt, das sollte eigentlich reichen, oder ?

Zitat :

3) Passt die Wellenlänge ? Für sichtbare Laser hast du höhere Reflexionsverluste am Si und außerdem sind die Lichtquanten energiereicher. Wegen letzterem schrieb ich daß du auf die Einheit an der Empfindlichkeitskurve achten sollst. Quantenwirkungsgrad ist etwas anderes als A/W.

Leider gibt es nur eine Kurve zu dem Frequenzgang der Photodiode, und vor der bin ich ausgegangen.

Zitat :

4) Es ist ja möglich, daß du den Laser knapp über der Schwelle betreibst. 10mA mehr bringen vielleicht die gewünschte Ausgangsleistung.

Ich habe es mit 2 unterschiedlichen Lasern ausprobiert: Einem Infrarotlaser mit vermutlich 780nm aus einem Laserdrucker, dessen Leuchtpunkt man im Dunkeln auf einem Blatt Papier erkennen kann. Laut Warnhinweis: 5mW

Das andere war der Laser von Pollin, der 650 oder 670nm haben und auch im mW Bereich liegen müsste. Dieser liefert 0,47mA, was etwa 1mW entspricht.
Beide Laser haben ihre orginale Ansteuerschaltung.



[ Diese Nachricht wurde geändert von: Benedikt am 14 Nov 2006 21:36 ]

Zitat :

Laut Warnhinweis: 5mW

Das sind gewöhnlich Werte, die mit Sicherheit nicht überschritten werden. Ich habe hier einige frühe sichtbare Laserdioden (670nm, TOLD9200) die eine Betriebsleistung von 2mW haben und auf deren Verpackung "Peak Power 50mW" steht.
Es ist also gut möglich, daß das eine 3mW LD ist, und daß nach der Fokussierung davon nur 1..2mW übrig sind.

Du kannst ja mal eine Solarzelle aus kristallinem Si als Empfänger nehmen.
Die erzielen auch etwa 0,5A/W und fangen mit ihrer großen Fläche garantiert alle Strahlung ein, auch wenn du weit genug entfernt bist, daß keine lokale Überbelichtung stattfindet.
Unser Zentralstern bringt immerhin insgesamt etwa 100mW/cm² am Erdboden.
Wenn der Strom aus der Solarzelle ebenfalls nur Bruchteile eines mA beträgt, dann ist da eben nicht mehr Leistung.

Ich habe vor längerem die Wellenlängen etlicher billiger Laserpointer gemessen, die meisten emittieren bei etwa 654..656 nm. Die oben genannte 670nm LD hat eine deutlich dunklere Rotfärbung.


Die abgebildete Empfindlichkeitskurve S bezieht sich übrigens auf A/W. (= 1/V ).
Für den Quantenausbeute wird eta verwendet, das Maximum ist in Richtung kurzer Wellen verschoben und der Abfall zum blauen hin verläuft flacher.




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Zitat : perl hat am 15 Nov 2006 01:52 geschrieben :

Wenn der Strom aus der Solarzelle ebenfalls nur Bruchteile eines mA beträgt, dann ist da eben nicht mehr Leistung.

Mit einer Solarzelle erreiche ich maximal 0,3mA. (BPW34: 0,47mA)
Dann glaube ich einfach mal der BWP34, dass der Laser nur 1mW Ausgangsleistung hat.

Zitat :

Die abgebildete Empfindlichkeitskurve S bezieht sich übrigens auf A/W. (= 1/V ). Für den Quantenausbeute wird eta verwendet, das Maximum ist in Richtung kurzer Wellen verschoben und der Abfall zum blauen hin verläuft flacher.

Bedeutet das jetzt, dass ich die Quantenausbeute zusätzlich berücksichtigen muss, oder ist das in der Empfindlichkeitskurve schon berücksichtigt ?

Kann man eigentlich Lumen in Watt umrechnen ? Theoretisch beschreiben beide ja mehr oder weniger dasselbe, nur mit einer anderen Einheit.

Du kannst die Kurve, so wie sie ist, verwenden, denn sie gibt die A/W für andere Wellenlängen, bezogen auf das im Datenblatt genannte Empfindlichkeitsmaximum bei 850nm wieder.
Die Quantenausbeute hingegen gibt die Anzahl der pro Photon erzeugten Elektronen wieder, und selbst wenn diese konstant wäre, fiele die Empfindlichkeitskurve zu kurzen Wellen hin ab, da die Photonen ja immer energiereicher werden.

Zitat :

Kann man eigentlich Lumen in Watt umrechnen ?

Nur schwer, weil bei den Lumen die wellenlängenanhängige Empfindlichkeit der Augen ins Spiel kommt. http://de.wikipedia.org/wiki/Lichtst%C3%A4rke_(Photometrie)


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Ich habe soeben auch mal an billigen Laserpointern nachgemessen: BPW34, als Photoelement betrieben, direkt ans DMM, Meßbereich 2mA. Laserpointer fast aufgelegt.

Einer mit ziemlich verbrauchten AG-3 Knopfzellen brachte auch nur 0,3..0,2mA, ein anderer mit viel kleineren aber wenig benutzen Zellen kam auf mehr als 1,8mA !

Du wirst deinen Laserdioden also etwas mehr Strom gönnen müssen.
Aber sei etwas vorsichtig dabei, denn nach überschreiten der Schwelle steigt die Ausgangsleistung in der Größenordnung 0,5mW/mA steil an.


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Waren die Laser mit Optik oder ohne ?

Mit Optik und mit den zufällig eingebauten Batterien. Also ohne jegliche Modifikation.

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Ich habe die Diode jetzt auf 1,6mA hochgedreht: Stromaufnahme: etwa 37mA, Helligkeit: man sollte besser nicht reinschauen, wenn man schräg von vorne auf die Laserdiode schaut, sieht man im Dunkeln wunderbar den Strahl (aufgrund von herumfliegendem Staub.)

Noch eine letze Frage: Wodurch entstehen die Ringe auf dem Foto ?
Dieselben Ringe bekommt man auch, wenn man den Laserpunkt an der Wand fotografiert.

Zitat :

Wodurch entstehen die Ringe auf dem Foto ? Dieselben Ringe bekommt man auch, wenn man den Laserpunkt an der Wand fotografiert.

Das ist ein räumliches System stehender Wellen, hier vermutlich durch Beugung des einfallenden Lichts an der Blende des Kameraobjektivs hervorgerufen.

Wenn das Bild auch auf der Wand so aussieht, ist dafür wahrscheinlich die harte Begrenzung des Strahldurchmessers durch die Lichtaustrittsöffnung verantwortlich.

Solche Interferenzerscheinungen sind bei Lasern wegen der großen Kohärenzlänge allgegenwärtig und oft nützlich, z.B. bei der Holografie, gelegentlich aber auch lästig.


Halte mal einen sehr dünnen Draht in den Strahl, dann bekommst du ein linienförmiges Beugungsmuster. Ein ganz ähnliches Muster bekommst du, wenn du den Draht durch einen feinen Spalt ersetzt. Das schöne dabei ist, daß die Linien umso weiter voneinander entfernt sind, je feiner der Draht ist. Man kann so bequem berührungslos die Dicke feinster Drähte messen.
Oder schau einmal durch ein feines Gewebe auf den Laser. Solche periodischen Strukturen (oder EPROMS, CDs), sortieren das Licht ganz sauber und vor allem berechenbar nach der Wellenlänge.

Wenn du den Laser defokussiert oder aufgeweitet auf die weiße Wand richtest, sieht man ebenfalls ein Muster von stehenden Wellen die sich durch Überlagerung der von den einzelnen Körnchen kugelförmig reflektierten Wellen ergeben.
Man bezeichnet das als Granulationen, im engl. meist als Speckles genannt.
Dieses Muster ist auch bei fehlsichtigen Personen in jeder Entfernung scharf. Wenn man den Kopf seitlich bewegt, bewegt sich dieses Muster entgegengesetzt oder in gleicher Richtung. Man kann daran ablesen ob man kurz- oder weitsichtig ist. Bei Normalsichtigkeit würde es sich nicht bewegen.





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Danke für die Erklärung zu der Kohärenz. Mit den passenden Suchbegriffen (ich hatte den Begriff Speckles noch nie gehört) einige brauchbaren Infos.
Die Beugung von Licht an feinen Stoffen (z.B Vorhängen) kenne ich schon. Das 2D Beugungsbild sieht noch schöner aus als die punktierte Linie an einem Linienförmigen Gitter.
Irgendwann hatte ich mal die Gitterbreite des Vorhangs mithilfe eines Lasers berechnet. Waren glaube ich so um die 0,5mm.

Den Leistungsmesser habe ich jetzt einigermaßen Praxistauglich gemacht: Ein Mikrocontroller hat für die verschiedenen einstellbaren Wellenlängen die Korrekturwerte gespeichert und zeigt die Leistung direkt in Watt oder Watt/Quadratmeter an.

Jetzt kann ich wenigstens die Regelschaltung für die Laserdioden richtig einstellen. Die meisten Laserdioden erzeugen 0,2mA Strom durch die Monitordiode bei Nennleistung, aber eben nicht alle.

Die sichtbare Laserdiode habe ich auf 4mW mit Optik eingestellt. Als ich dann ohne Optik gemessen habe, bin ich ziemlich erschrocken: 11mW ! Die Laserdiode hat das zum Glück überlebt, und läuft jetzt wieder mit 5mW ohne Optik (1,8mW mit Optik)
Die IR Laserdiode aus dem Laserdrucker habe ich auch nochmal gemessen: etwa 0,6mW mit Optik, ziemlich genau 2mW ohne.

Die Optik schluckt also wirklich eine Menge (60-70% bei den beiden gemessenen.)

Der billig Laserpointer der mit vollen Batterien die 1,8mA an der BWP34 erzeugt hat, läuft also mit Sicherheit mit >10mW und vermutlich außerhalb der maximalen Grenzwerte und vor allem außerhalb des erlaubten Bereiches für Laserpointer von <1mW.

Man merkt auch deutlich, das die neueren Dioden besser wurden: Die alte braucht noch 48mA für die 2mW, der neue reichen 38mA für >10mW.

Die meisten billigen Laserpointer die ich gesehen habe, haben entweder eine Reglung deren Ausgangsleistung proportional zur Batteriespannung ist (was bringt eine Regelung, wenn der Sollwert durch die Batteriespannung bestimmt wird ?) oder sogar nur eine Konstantstromquelle. Die regelt zwar nicht die Leistung, ist aber wenigstens weitestgehend Batteriespannungsunabhängig.

Zitat :

Die meisten billigen Laserpointer die ich gesehen habe, haben entweder eine Reglung deren Ausgangsleistung proportional zur Batteriespannung ist (was bringt eine Regelung, wenn der Sollwert durch die Batteriespannung bestimmt wird ?) oder sogar nur eine Konstantstromquelle

Die billigen Pointer, die ich in den letzten Jahren in die Finger bekommen habe, hatten überhaupt keine Regelung und deshalb auch keine Monitordiode, sondern lediglich einen Vorwiderstand.
Vielleicht war der halbwegs passend zur LD ausgesucht, aber ich bezweifle mittlerweile auch das.
Die meisten Pointer werden wohl ohnehin keinen zweiten Batteriesatz erleben und was macht es dann schon, wenn die ja auch nur zeitweilig überlastete LD nach 10 Betriebsstunden aufgibt.


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