Laserdiode Im Unterforum Projekte im Selbstbau - Beschreibung: Selbstbau von Elektronik und Elektro
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BID = 96062
Benedikt Inventar
Beiträge: 6241
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Ich habe ein paar Fragen zu Laserdioden, auf die ich im Internet keine Antwort gefunden habe.
a) Wenn man den Punkt der Laserdiode, bzw. den Strich einer Diode ohne Optik betrachtet, sieht man ein feines Muster das leicht zu flimmern scheint. Was ist das ?
b) Wie groß ist eigentlich die Austrittsfläche der Laserdiode ?
Im Internet habe ich Angaben in der Größenordnung 2x50µm gefunden. Gemessen habe ich aber etwas im Bereich von wenigen µm Breite.
Der helle Punkt über dem Bond Pad ist der Laserpunkt auf der Diode (aus einem DVD LW), betrieben mit etwa 100µA.
Die Breite des Bildes ist etwa 0,75mm. |
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BID = 96088
BlackLight Inventar
Beiträge: 5321
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zu a)
Laser-Licht ist 'sehr koheränt' (und linear polarisiert).
Das "Flimemrn" kommt von Interferenz (beobachtbar, da LASER-Licht so koheränt ist) und von (Mikro-)Unebenheiten des beleuchteten Objektes.
Aso, das Muster?
Meinst du damit vieleicht die Mode, "mit der das Licht im Resonator schwingt"? |
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BID = 96160
Benedikt Inventar
Beiträge: 6241
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Zitat :
BlackLight hat am 28 Aug 2004 22:42 geschrieben :
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zu a)
Laser-Licht ist 'sehr koheränt' (und linear polarisiert).
Das "Flimemrn" kommt von Interferenz (beobachtbar, da LASER-Licht so koheränt ist) und von (Mikro-)Unebenheiten des beleuchteten Objektes.
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Hört sich gut an, wo entsteht diese Interferenz ? Das ganze sieht man auch, wenn man direkt in die Laserdiode schaut (die natürlich nur mit ein paar uA und ohne Optik betrieben wird !)
Zitat :
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Aso, das Muster?
Meinst du damit vieleicht die Mode, "mit der das Licht im Resonator schwingt"?
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Ich meine dieses Flimmern, das gleich bleibt, wenn man die Laserdidoe bewegt. Dreht man die Diode, dreht sich das Muster mit.
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BID = 96167
Henne02 Stammposter
Beiträge: 493 Wohnort: Aachen
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So wie ich das verstanden habe - und mir bislang auch den Effekt erklärt habe - sind sämtliche Elementarwellen gleichphasig (kohärent) und treffen so alle mit derselben Phasenlage auf die Wand auf. Am Auftreffpunkt wird das licht diffus gestreut und die laufzeiten des Lichts zu Deinem Auge variieren. Auf die Weise entsteht interferenz.
Ich habe noch nie direkt in meine Laser geguckt, weil das im Zweifwelsfall da Letzte ist, was ich sehen könnte...
Aber auch in diesem Fall sollte es sich um Interferenz handeln (vielleicht durch Laufzeitunterschiede in Deinem Augapfel...)
Andererseits habe ich auch diesen Korn/Flimmereffekt bei dichroitisch gefilterten HMI-Brennern erlebt (500W). Da gibt es auf keinen Fall Kohärenz, dafür eine Strenge Wellenlängenselektierung. Vielleicht entsteht ja auch dieser Effekt auf Grund "Überlastung" des Auges auf einer einzelnen Wellenlänge... (Wer's nicht glaubt, kann ja mal direkt in eine hochgefahrene BlackGun (400W HQI-Schwarzlicht) schauen: Bei mir stellte sich der Eindruck von lila "Nebel" ein, der aus Teil wabert - ich hatte bei der VA das Licht gemacht also kein )
Grüße, Hendrik
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BID = 96180
Benedikt Inventar
Beiträge: 6241
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Zitat :
Henne02 hat am 29 Aug 2004 10:01 geschrieben :
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So wie ich das verstanden habe - und mir bislang auch den Effekt erklärt habe - sind sämtliche Elementarwellen gleichphasig (kohärent) und treffen so alle mit derselben Phasenlage auf die Wand auf. Am Auftreffpunkt wird das licht diffus gestreut und die laufzeiten des Lichts zu Deinem Auge variieren. Auf die Weise entsteht interferenz.
Ich habe noch nie direkt in meine Laser geguckt, weil das im Zweifwelsfall da Letzte ist, was ich sehen könnte...
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Ein Laser ohne Optik hat einen Abstrahlwinkel weit größer als eine normale LED, solte also bei geringer Leistung (einige uW Ausgangsleistung) ungefährlich sein.
Zitat :
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Aber auch in diesem Fall sollte es sich um Interferenz handeln (vielleicht durch Laufzeitunterschiede in Deinem Augapfel...)
Andererseits habe ich auch diesen Korn/Flimmereffekt bei dichroitisch gefilterten HMI-Brennern erlebt (500W). Da gibt es auf keinen Fall Kohärenz, dafür eine Strenge Wellenlängenselektierung. Vielleicht entsteht ja auch dieser Effekt auf Grund "Überlastung" des Auges auf einer einzelnen Wellenlänge... (Wer's nicht glaubt, kann ja mal direkt in eine hochgefahrene BlackGun (400W HQI-Schwarzlicht) schauen: Bei mir stellte sich der Eindruck von lila "Nebel" ein, der aus Teil wabert - ich hatte bei der VA das Licht gemacht also kein )
Grüße, Hendrik
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Diesen lila Nebel bei UV kann man auch mit einer UV LED beobachten. Angeblich hängt das damit zusammen, dass das Auge in diesem Wellenlängen Bereich nicht in der Lage ist sich richtig scharf zu stellen, und deshalb das Bild etwas verschwommen dargestellt wird.
Da der Laser eine nahezu punktförmige Lichtquelle ist, aber einen hohen Abstahlwinkel hat, kann man dieser hervorragend zum vergrößern von Objekten verwenden.
Hier eine kleine Feder und ein IC vor der Diode. An den Wand ist das Bild etwa 50cm groß. Um die Kanten der Schatten sind etwa 1cm breite "Schlieren". Das könnte man in etwa mit dem Nebel bei der UV LED vergleichen.
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BID = 96203
BlackLight Inventar
Beiträge: 5321
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Zitat :
| wo entsteht diese Interferenz |
Wenn Licht gestreut wird(z.B. Wand), bebrochen wird (z.B. Augenlinse), so weit ich weiss, überall wo man es beobachten kann. :D
Meinst du solche Muster:
http://www.philippi-trust.de/hendri......html (unten bei 'Transversale Moden'/'TEM-Moden' Abb. 33)
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BID = 96217
Benedikt Inventar
Beiträge: 6241
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Nein, ist nicht direkt ein Muster, sieht eher aus wie ein Rauschen, also relativ ungleichmäßig, aber es ändert sich nicht, sondern ist nur abhänhig vom Blickwinkel usw.
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BID = 96277
Henne02 Stammposter
Beiträge: 493 Wohnort: Aachen
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Bei mir kann ich nicht reingucken, da ich nur versiegelte Module und HeNes habe. In beiden Fällen ist die Kollimation fix.
Bei dem von Benedikt beschriebenen Effekt wirkt der Laserpunkt einfach irgendwie körnig...
Ich hab's noch nicht ausprobiert: Sieht man diesen Effekt auch nur mit einem Auge??
Sonst kann es ja auch sein, dass unser Hirn mal wieder versucht, irgendwas à la Stereosehen zu verrechnen...
Grüße, hendrik
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BID = 96298
Benedikt Inventar
Beiträge: 6241
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Bisher konnte ich das nur mit dem Auge erkennen, denn das Muster ist extrem fein, vuiel zu fein für eine normale Digitalkamera. Aber das Muster sieht man auch, wenn man den Punkt betrachtet, sieht aus als wäre der Punkt mit einem Rauschen überlagert.
Kann aber auch sein, dass das Muster auf dem Foto derselbe Effekt ist. Um den Laserpunkt herum (bzw. der Punkt selbst) sieht aus wie fein gepunktet...
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BID = 96337
BlackLight Inventar
Beiträge: 5321
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Ist das Muster auch abhängig von der Entfernung Laser zum Objekt/Auge?
Stell die Frage etwas anders, sieht das Muster auf einem Stück Papier, das einmal 2cm und einmal 1m vor der Öffnung ist, ähnlich oder ganz anders aus?
Könnte vieleicht das Beugungsbild der Öffnung sein.
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BID = 96350
Benedikt Inventar
Beiträge: 6241
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Ist bei Rauschen schwer zu sagen, es ist extrem fein, und wenn man das ganz minimal bewegt kann man es gerade noch verfolgen, aber von 2cm auf 1m ist unmöglich.
Einfach mal mit einem Laserpointer auf irgendeine Fläche leuchten und genau hinschauen, das sieht aus wie ein Rauschen, nur dass sich das Bild nicht andauernt ändern, sondern so bleibt solange man den Winkel usw. beibehält.
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BID = 96838
perl Ehrenmitglied
Beiträge: 11110,1 Wohnort: Rheinbach
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Leider haben die bisherigen Antworten mehr zur Vernebelung denn zur Klärung beigetragen.
Hier wurden verschiedene Fragen aufgeworfen, nicht ganz einfach zu erklären.
Gemeinsam haben sie etwas mit der Wellennatur des Lichts, nichts aber mit "UV-Nebel" oder "Überlastung des Auges" zu tun.
Zur Anfangsfrage:
Bei der Reflexion des kohärenten Laserlichts an den einzelnen Körnchen einer rauhen Oberfläche entsteht ein zufälliges aber stationäres Interferenzmuster.
Dieses befindet sich im gesamten Raum zwischen der streuenden Oberfläche und dem Auge.
Als Folge der Überlagerungen vieler verschiedenphasiger aber kohärenter Wellen gibt es sehr viele zufällige Richtungen in denen das Licht abgeschwächt wird und solche in denen es verstärkt wird.
Die Augenlinse hat die Eigenschaft Lichtwellenfronten, die unter verschiedenen Winkeln einfallen, in verschiedene Koordinaten auf der Netzhaut abzubilden.
In dem räumlichen Wellenfeld gibt stets Orte, deren Lichtwellen so interferieren, daß die Voraussetzungen für eine scharfe Abbildung erfüllt sind.
Dadurch sieht man diese Granulationen (engl. Speckles)
Da das Wellenfeld den gesamten Raum ausfüllt, ist das Bild dieser Granulationen auch bei Fehlsichtigen ohne Brille stets scharf.
Allerdings bestehen zwischen kurzsichtigen normalsichtigen und weitsichtigen Menschen Unterschiede:
Wenn ein Weitsichtiger oder ein Normalsichtiger (Letztere sind in roten auch etwas weitsichtig) den Kopf nach rechts bewegt, dann bewegt sich auch das Muster nach Rechts.
Bei Kurzsichtigen bewegt sich das Muster entgegengesetzt zur Kopfbewegung.
Wie henne02 schon bemerkt hat, benötigt man für den Effekt nicht unbedingt Laserlicht.
Eine gewisse Kohärenz muß aber vorhanden sein, sonst gibt es kein stationäres Interferenzfeld.
Deshalb irrt henne02 wenn sie behauptet "Da gibt es auf keinen Fall Kohärenz"
Kohärentes Licht kann man aber -allerdings bei weiten nicht so gut wie mit Laser- auch auf andere Weise herstellen.
Entweder man engt den Spektralbereich stark ein (henne02 schreibt davon), und erreicht so zeitliche Kohärenz, oder man verwendet weit entfernte (Punkt)lichtquellen für räumliche Kohärenz.
Beide Kohärenzbedingungen kann man, wie sollte es anders sein, ineinander umrechnen.
Je größer die Kohärenzlänge des verwendeten Lichts, umso größer und auffälliger werden allerdings die Speckles.
Tatsächlich kann man den Effekt im weißen Licht beobachten, wenn man sich einmal einen von der Sonne direkt beschienenen Kaffelöffel betrachtet, der mit Milchkaffe benetzt ist.
Auch mit nahezu als Punktlichtquellen funktionierenen Halogenlämpchen in höheren Räumen funktioniert es.
Man muß aber aufmerksam hinschauen, um das sehr feine, diesmal sogar farbige, Muster zu erkennen.
Was die Unschärfen und Schlieren der Schattenaufnahmen angeht, so handelt es sich ebenfalls um Interferenzerscheinungen.
Ebenso wie ein Spalt produziert nämlich auch ein Draht ein solches abklingendes Hell-Dunkel-Muster.
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Haftungsausschluß:
Bei obigem Beitrag handelt es sich um meine private Meinung.
Rechtsansprüche dürfen aus deren Anwendung nicht abgeleitet werden.
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