Guten Abend! Weis jemand mit welcher Kohärenzlänge man bei Laserdioden rechnen kann? Nur zur Info: Ich hab mir ein kleines Setup aus einem Diodenlaser aus einem 0815-Laserpointer aufgebaut. Im Bild sieht man die Laserdiode mit modifiziertem Treiber (Ich will das Teil modulieren können). In der Mitte ist mein "Strahlteiler" aus nem zerbrochenem Scheibenstück. Das silberne ist ein Metallfilmspiegel auf einem Pizeo geklebt. Und das rot leuchtende ist eine "Photodiode", hingemurkst aus einem aufgeschnittenem Transistor. Ich will die beiden Strahlen interferieren lassen und mit der Photodiode die Intensität messen. Mit dem Pizeo kann ich einen Strahlweg verlängern. Nur leider interferiert da nix.
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Mir fällt zu deinem Aufbau ein: 1) Haben dein beiden Strahlen etwa die gleich Intensität (50% Strahlteiler)? Je unsymmetrischer die Intensitäten, um so schlechter der Kontrast im Interferenzbild. 2) Ich vermissen eine Strahlaufweitung, d.h. man hat keine Chance "schiefe" Interferenzringe zu beobachten, die durch kleinste Justierfehler entstehen.
Spontan schrieb: > 1) Haben dein beiden Strahlen etwa die gleich Intensität (50% > Strahlteiler)? Je unsymmetrischer die Intensitäten, um so schlechter der > Kontrast im Interferenzbild. Nicht mal annähernd, ich würde mal so 5% zu 95% schätzen. Aber mit der "Photodiode" müsste doch trotzdem etwas zu erkennen sein?! Der Wegunterschied beträgt übrigens ca. 1,5cm. Kann ich davon ausgehen, dass die Kohärenzlänge der LD drüber liegt?
Anonymous U. schrieb: > Wegunterschied beträgt übrigens ca. 1,5cm. Kann ich davon ausgehen, dass > die Kohärenzlänge der LD drüber liegt? Ich würde mal spontan sagen: nein. Kurt
Sollte darüber liegen. Die Strahlen müssen möglichst parallel auf die PD treffen, das verbessert die modulationstiefe des interferenzsignals. Was für ein Signal erwartest du an der PD? Wird der Piezo, die LD oder beides moduliert?
BB84 schrieb: > Sollte darüber liegen. > Die Strahlen müssen möglichst parallel auf die PD treffen, das > verbessert die modulationstiefe des interferenzsignals. Was für ein > Signal erwartest du an der PD? Wird der Piezo, die LD oder beides > moduliert? Was ich schon versucht habe: -Modulation (AM) der Diode von 5-100kHz und detektion mit aufgeschnittenem Transistor. Funktioniert. Hätte es bis 25 MHz versucht. Kann natürlich an der LD liegen oder an dem Treiber, aber ich vermute das Problem liegt an meinem aufgeschnittenem Transistor. Ist irgendwas uhraltes aus der grabbelkiste. -Keine Modulation der LD. Ansteuerung von Pizeo mit verschiedenen Sägezähnen. (max. 3Vpp). Keine Änderung bei aufgeschnittenem Transistor. Was ich gerne machen würde: Ansehen des Spektrums der LD mithilfe der Interferenz und Weglängenänderung mit Pizeospiegel. Und danach Modulation der LD und erkennen im Spektrum. Normalerweise macht man sowas glaub ich mit einer sündhaft teuren Cavity. Aber rein theoretisch, wenn ich keinen Denkfehler gemacht hab, könnte es so wie bei mir auch funktionieren.
Anonymous U. schrieb: > Weis jemand mit welcher Kohärenzlänge man bei Laserdioden rechnen kann? Soll sehr unterschiedlich sein, von Bruchteilen eines mm bis zu dutzenden cm. Es empfiehlt sich konstanter Strom, also sehr konstanter, also Batteriestrom. Ein wackelfreier Aufbau hilft auch das wenigstens zu erkennen.
Anonymous U. schrieb: > sowas glaub ich mit einer sündhaft teuren Cavity. Aber rein theoretisch, > wenn ich keinen Denkfehler gemacht hab, könnte es so wie bei mir auch > funktionieren. Wenn du Interferenz sehen willst dann musst du die beiden Signale auf einer Fläche verteilen, heisst: Aufweitlinse und lange Wege und ziemlich parallel, aber nicht ganz. Selbst wenn du jetzt schon Interferenz hast wird dein Transistor diese nicht erkennen können denn sie findet dann X mal auf seiner Fläche statt und das kompensiert sich aus. Er kann es erst erkennen wenn du es auch sehen kannst, also wenn deine Ringe/Striche gross sind, weit genug auseinander sind. Kurt
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So siehts jetzt aus. Ist das parallel genug, ich meine der Transistor ist ja weniger als einen mm groß...
Das sollte viel besser parallel sein. So bekommt man bestenfalls ein feines Streifenmuster über das der relativ große Empfänger mittelt.
Anonymous U. schrieb: > So siehts jetzt aus. Ist das parallel genug, ich meine der Transistor > ist ja weniger als einen mm groß... Damit der Transistor das erkennen kann musst du die Wellenlänge von irgendwo bei 500 nm (1/4 oder weniger) auf den mm des Transistors verteilen. Leg weisses Papier vor den Transistor und wenn du das Muster siehst, und die Striche/Ringe weit genug auseinander sind, dann erkennts der Transistor auch. Kurt
OMG! Vielleicht hätt ich doch vorher mal rechnen sollen: Ich hab den Einfallwinkel der zwei Strahlen auf 1,9° reduziert. Ich schätze die Chipgröße des Transistors auf 1/6mm. Bei 650nm Wellenlänge komme ich immernoch auf 8,5 Streifen aufm Chip. Da wundert mich nix mehr. So ein Nanometer is schon verdammt klein! Und diese Wellenlänge bei Lichtgeschwindigkeit... Nicht schlecht her Specht. Für einen kurzen Moment dachte ich, das Licht sei doch keine Welle ;-)
Anonymous U. schrieb: > Lichtgeschwindigkeit... Nicht schlecht her Specht. Für einen kurzen > Moment dachte ich, das Licht sei doch keine Welle ;-) Doch doch, sie ist eine "Welle", wenn auch eine andere als du wohl annimmst. Kurt
Anonymous U. schrieb: > . Mit dem Pizeo kann ich einen > Strahlweg verlängern. Nur leider interferiert da nix. Hübsche Idee, aber mit klapperigen Aufbauten kommt man in der Optik meist nicht weit. Was die LD angeht, so schwingen diese Teile gewöhnlich nicht nur auf einer Frequenz, sondern mit unterschiedlichen Intensitäten auf etlichen benachbarten Frequenzen (Moden), für die der (optisch) vielleicht 1mm lange Resonator die passende Länge hat. Entsprechend kompliziert bzw. verwaschen wird auch das Interferenzmuster. Man kann die Situation verbessern, indem man mit dem Betriebsstrom der LD möglichst weit herunter geht, sie also knapp über der Schwelle betreibt. Dadurch sinkt die Verstärkung insgesamt und Moden mit geringerer Verstärkung könnenn nicht mehr anschwingen. P.S.: Anonymous U. schrieb: > Was ich gerne machen würde: Ansehen des Spektrums der LD mithilfe der > Interferenz und Weglängenänderung mit Pizeospiegel. Und danach > Modulation der LD und erkennen im Spektrum. Lese das jetzt erst. So etwas wie ein FTIR-Spektrometer also. https://de.wikipedia.org/wiki/FTIR-Spektrometer Ich fürchte, dass du daran scheitern wirst, denn um die hohe Auflösung zu erreichen, wird dort der Spiegel sehr akkurat über eine ziemlich grosse Strecke verfahren. Das ist nicht viel anders als bei einem großen Beugungsgitter, bei dem viele Wellen (destruktiv) interferieren müssen um hohe Auflösung zu erreichen. Du erkennst vielleicht in dem verlinkten Artikel die Anordnung aus Topfmagnet und uns Schwingspule ähnlich einem Lautsprecher. Das ist der Antrieb des Spiegels. Der verfahrene Weg wird dort mit dem ebenfalls sichtbaren Gaslaser interferometrisch gemessen.
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Du kannst übrigens die Koherenzlänge des Lasers aus dem Spektrum berechnen. Dazu brauchst du die Halbwertsbreite des Spektrums und die Art des optischen Spektrums (Verteilung). Eine passende Formel sollte hier zu finden sein für Gaussverteilte Spektren. https://en.wikipedia.org/wiki/Coherence_length Wenn du gaaaanz andere Verteilungen der Wellenlängen hast, dann kannst du dir noch weitere Formeln suchen oder selbst herleiten. Letzteres ist eher sehr aufwändig (allein schon die Mathematik dahinter!), aber möglich. Musste das mal für eine Abschlussarbeit tun, das hat mir gereicht ;-)
Besorg dir erstmal vernünftiges equipment... zB eine monomode gekoppelte laserdiode (gibts für kleines geld bei ebay). Vernünftige strahlteiler und ein diodenarray....dann sieht man auch was...
Hi, such mal nach https://de.wikipedia.org/wiki/Michelson-Interferometer Sowas hab ich schon mit HeNe und ArIon Lasern aufgebaut. Wichtig ist, dass die Strahlführung immer parallel ist, also ein Kreuz bildet aus Laser, Empfänger, Strahlteiler und 2 Spiegeln. Der eine der beiden Spiegel ist fix, der andere sitzt in deinem Fall auf dem Piezo. Für den Versuch als erstes den Empfänger durch eine einfache Linse ersetzen, und den aufgeweiteten Strahl auf ein weisses Blatt projezieren. Damit kannst du den Aufbau justieren und siehst dann die Ringe. Etwas Nebel oder Qualm helfen bei der Justierung, die sehr exakt sein muss, sonst funktioniert es nicht. Als Empfänger könntest du auch mal mit dem Empfänger aus einem CD Player etc. experimentieren. Die haben ggf. eine Art "Positionserkennung" für leichte Abweichungen und Fokus drauf. Eignet sich vllt. besser als nur ein Fototransitor. VG, /th.
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. Antwort auf den Beitrag der soeben noch da war. So die Aussage des Experimentierers: "aus einem Diodenlaser aus einem 0815-Laserpointer aufgebaut" Mit so einem Laser wird man wohl eher keine grosse Kohärenz erwarten können. Ein HeNe, nur soweit angesteuert dass er gerade sauber arbeitet, geht das wohl eher. Kurt
Kurt B. schrieb: > Ein HeNe, nur soweit angesteuert dass er gerade sauber arbeitet, geht > das wohl eher. Ein HeNe ist ein Gaslaser. Der wird gezündet, läuft auf einem festen Strom und ist nicht durch diesen modulierbar. Dafür bräuchte man ein (PC)AOM. Ein kleiner 2mW HeNe hat aber den Vorteil, dass die Strahlquallität besser ist als die einer Diode. Siehe Divergenz, Koherenzlänge. Die Resonanzstrecke ist bei der Laserdiode weniger als 1mm, beim 2mW HeNe ca. 20cm, beim 120mW ArgonIonen ALC60 ca. 30cm. Am Aufbau ändert sich aber nichts. Die Interferenz sollte nach Michelson mit dem Kreuz aufgebaut werden, damit die beiden Lichtstrahlen interferieren können. Dazu sollte der Strahlteiler ungefähr 50:50 betragen. Siehe auch: laserfreak.net VG, /th.
Random .. schrieb: > Kurt B. schrieb: >> Ein HeNe, nur soweit angesteuert dass er gerade sauber arbeitet, geht >> das wohl eher. > > Ein HeNe ist ein Gaslaser. Der wird gezündet, läuft auf einem festen > Strom und ist nicht durch diesen modulierbar. Dafür bräuchte man ein > (PC)AOM. Das heisst dann dass das NT nichtmal stabilisiert sein muss. > > Ein kleiner 2mW HeNe hat aber den Vorteil, dass die Strahlquallität > besser ist als die einer Diode. Siehe Divergenz, Koherenzlänge. Die > Resonanzstrecke ist bei der Laserdiode weniger als 1mm, beim 2mW HeNe > ca. 20cm, beim 120mW ArgonIonen ALC60 ca. 30cm. > Mit einem HeNe hab ich schon mal rumgespielt, damit kann man Interferenzstreifen/Ringe erzeugen, ist aber, wie gesagt, eine etwas heikle Angelegenheit wenns nicht sehr stabil aufgebaut ist. > Am Aufbau ändert sich aber nichts. Die Interferenz sollte nach Michelson > mit dem Kreuz aufgebaut werden, damit die beiden Lichtstrahlen > interferieren können. Hm, das seh ich jetzt nicht so, wenn der Sender gut ist dann ist es egal welche "Wellen" miteinander auf dem Schirm verglichen werden. Je "schräger" sie aufkommen desto weniger ist Aufweitung durch Linsen notwendig. > Dazu sollte der Strahlteiler ungefähr 50:50 > betragen. Ja. (lässt sich ev. durch unterschiedliche Linsen angleichen falls das nicht der Fall ist) > > Siehe auch: laserfreak.net > OK Kurt
Kurt B. schrieb: > Je "schräger" sie aufkommen desto weniger ist Aufweitung durch Linsen > notwendig. Dazu stellt man den Projektionsschirm schräg :-)
Random .. schrieb: > Kurt B. schrieb: >> Je "schräger" sie aufkommen desto weniger ist Aufweitung durch Linsen >> notwendig. > > Dazu stellt man den Projektionsschirm schräg :-) Ja gut, OK, das ergibt dann auch Linien. Kurt (irgendwer hat geschrieben dass es "brauchbare" Dioden bei ebay gibt, wonach sucht man da?) .
Anonymous U. schrieb: > Nur leider interferiert da nix. Solange du in beiden Zweigen kein bildgebendes System hast, wirst du wohl garnix sehen. Einfach sich bloß zu sagen "Es scheint ja dahin" ist zu wenig. Lies mal da: "https://de.wikipedia.org/wiki/Phasenkontrastmikroskopie"; W.S.
Anonymous U. schrieb: > Weis jemand mit welcher Kohärenzlänge man bei Laserdioden rechnen kann? Einige mm bis 20 cm. http://www.repairfaq.org/sam/laserdio.htm#diobcc4
HeNe ist schon vom Spektrum her nicht mit der Diode vergleichbar. Wenn die Diode knapp über Schwelle betrieben wird ist das Spektrum schmaler, die kohärenzlänge aber wegen der geringeren Leistung auch kürzer. Ohne gute optik und justagemöglichkeit wird das schwierig. Evtl. wäre ein einfacherer Aufbau fürs erste besser: Transmission durch planparallele optik erzeugt auch Interferenz (etalon). Wird die LD moduliert sollte die amplitudenmodulation mit einem unterferenzmuster überlagert sein. Oder Aufbau eines Fabry-Perot-Interferometers.
Anonymous U. schrieb: > Was ich schon versucht habe: > > -Modulation (AM) der Diode von 5-100kHz und detektion mit > aufgeschnittenem Transistor. Funktioniert. Hätte es bis 25 MHz versucht. Ich habe sowohl IR-Laser wie auch Photodetektoren, die bis 10GHz oder so gehen, und auch die erforderliche Elektronik und Optik. Ich hatte auch mal ein Experiment angedacht um die bei der Modulation entstehenden Seitenbänder nachzuweisen, aber nach kurzer Rechnung dann doch davon Abstand genommen. Zu viel Aufwand ohne nennenswerten Erkenntnisgewinn: Der Laser mit einer Wellenlänge von ca. 1500nm schwingt bei etwa 200THz. Eine Modulationsfrequenz von 10GHz wären etwa 1/20.000 davon entsprechend einem Seitenbandabstand von 75pm. Mein 1m-Echelle-Monochromator, schaffte es bei ca. 200nm zwei 6pm voneinander entfernte Eisenlinien einwandfrei zu trennen. Auf 1500nm bezogen wären das 45pm. Die Auflösung wäre also gut genug gewesen. Aber: Um diese Auflösung zu erreichen war die Optik genau justiert und in einem thermostatisierten Kasten aus mindestens 10mm dickem Alu-Guß untergebracht, und als die Sache mit dem Laser interessant wurde, hatte ich diesem Kindersarg schon ausgeweidet. Ich hatte solche Monochromatoren zuvor schonmal justiert, und wusste von daher, wie kritisch der Aufbau ist. So etwas auf ein Brett zu bauen ist chancenlos. Die obige überschlagsrechnung gilt aber auch für dich: Wenn du einen 650nm Laser (460THz) mit 10GHz modulierst, sind die Interferenzstreifen der Seitenbänder nur um ca. 1/46000 gegenüber den normalen Interferenzstreifen verschoben. Wenn du als Detektor ein übliches CCD mit 13µm Pixelabstand verwendest, müssten die Interferenzstreifen der Grundwelle somit einen Abstand von 60cm haben, damit das Seitenband gerade auf ein dem Hauptmaximum benachbartes Pixel fällt. Du willst aber nur mit ein paar MHz modulieren? Dann wünsche ich dir viel Erfolg! Auch das von BB84 erwähnte Etalon ist sehr viel präziser (und teurer) als eine Fensterscheibe und stösst hier an seine Grenzen. Ich denke, dass es auch damit nicht funktioniert. Vielleicht aber siehst du damit viele wandernde Interferenzstreifen, wenn sich die Temperatur der Laserdiode verändert.
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Ist zwar nicht das Vorhaben des TOs, aber um schnell mal Interferenzmuster mit Hilfe von einer Laserdiode sichtbar zu machen hab ich einfach ein Haar/Cu Lackdraht vor die Öffnung eines Laserpointers (IR-Thermometer) gespannt (= inverser Einzelspalt) und das Beugungsbild in ~10m Entfernung an die Wand geworfen. Ging so leidlich...
K.M. schrieb: > Interferenzmuster mit Hilfe von einer Laserdiode sichtbar zu machen hab > ich einfach ein Haar/Cu Lackdraht vor die Öffnung eines Laserpointers > (IR-Thermometer) gespannt (= inverser Einzelspalt) und das Beugungsbild > in ~10m Entfernung an die Wand geworfen. Das heisst dann dass die wenigen mm Kohärenz reichen um ein Muster zu erzeugen. Mit einer kleinen Linse (Schusser), welche eine hohe Streuung erbringt, müsste das dann auch schon bei wenigen cm machbar/sichtbar/auswertbar sein. Kurt
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Hier noch ein etwas besseres Interferenzmuster. Was mich wunder, dass selbst Interferenzen ~20er Ordnung erahnbar sind.
Hallo Nur so als Tipp: Eine gute Möglichkeit einen geeigneten Laser zu bekommen ist es, den Strahl einer Laserdiode in eine Singlemode Faser einzukoppeln. Am anderen Ende hast du dann einen schönen Gauss-Strahl.. Geeignet Fokusiert auf deine gewünschte Divergenz/Strahdurchmesser und los gehts.. Das alles kriegt man bei Thorlabs. Die Laserdiode mit Faserkopplung habe ich damals bei Ebay für 80 Ocken geschossen.. Grüsse
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Ähhh, alles Mist. Zumindestens ab und zu sollte man sich daran erinnern, dass der Kopf nicht nur als Abstandshalter für die Ohren da ist. Die zuvor gezeigten Interferenzmuster stammen mit nichten von dem CuLack Draht. Rechnet man mit der Interferenzmuster Näherungsformel kurz nach so ergeben sich ~2.4mm und das dürfte dann wohl der Durchmesser der Kolimatorlinse sein. Daher auch das kreisförmige Muster. Wählt man den Abstand kürzer so sieht das ganze gleich Vernünftiger aus und auch der aus dem Muster berechnete Spalt(=Draht) Durchmesser stimmt.
K.M. schrieb: > Ähhh, alles Mist. > > Die zuvor gezeigten Interferenzmuster stammen mit nichten von dem CuLack > Draht. Wäre Schade, lässt sich aber leicht feststellen. Einmal mit Draht, einmal ohne. Zeigt sich jedesmal das Muster dann ists die Linse. Normalerweise zeigt so ein Billiglaser einzelne Bereiche, diese sehen aber eher wie mit Farbdose hingespritzt aus. Kurt
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> Wäre Schade, lässt sich aber leicht feststellen. > Einmal mit Draht, einmal ohne. Hatte ich vorhin schon gemacht, da mir nicht einleuchtete wieso an einer linearen Struktur Kreisringe entstehen sollten. Also, das Kreisring-Muster entsteht immer, aber sie werden erst dann aufgelösst wenn man einen grossen Abstand wählt (9.2m von oben). Die Beugungsformel sagt 2.4mm, daher vermute ich dass da die Einfassung der Linse oder die LD Öffnung als Interferenzkante wirkt. Kleinere Strukturen haben einen entsprechend grösseren Interferenzabstand. Die Nebenmaxima waren bei den 9.2m Aufnahmen zwar vorhanden, lagen aber schon ausserhalb des Bildes und waren auch zu schwach ausgeprägt, so dass ich sie glatt übersehen hatte. Das 1.te Hauptmaximum ist aber als waagrechter Strich in den Aufnahmen IMG_3860 ff. zu sehen. > Zeigt sich jedesmal das Muster dann ists die Linse. Das Linseninterferenzmuster hat man immer. Bringt man weitere Kanten ins Spiel, so wird das interferierte Licht ein weiteres mal interferiert und es entstehen komplexere Muster. Due Theorie verlangt ja ein Ebene Welle deren Mindesdurchmesser >> als die Streuende Kannt ist. Bei meinem LP ist dies halt nicht ganz der Fall. Anbei noch ein Beispiel mit einem etwas dickeren Draht. Die Formel sagt 0.234mm, der Messschieber 0.24mm - passt also. (in IMG_4008 ist ein Komma Fehler, es soll lauten 0.0989mm was dann auch mit den 0.1mm der Drahtspezifikation übereinstimmt) Wenn man also kleine Durchmesser vermessen will die der Messschieber nicht mehr packt, so ist die Laserpointermethode durchaus einfach und hilfreich.
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