Просветите по лазерным диодам Опции

[Абырвалг]

Надо состряпать прибор, отслеживающий изменение коэффициента отражения от некой поверхности во времени. Площадь поверхности мала (0,3 мм в диаметре или меньше), поэтому предполагаю фокусировать в точку лазер.

Видятся варианты решения:
1. Взять любой лазерный диод, расщепить его луч - в одну сторону на испытуемую поверхность, в другую на фотоприемник. Поделить отраженный сигнал на отщепленный.
2. Взять модуль, где лазер совмещен с фотодиодом и сделать стабилизацию интенсивности света и далее полагать, что оная стабильна.

Или забить на лазер, светить обычным светодиодом. Но тут я чо-то туплю, видимо у меня неуд по оптике. В силу большого размера излучающей поверхности в светодиоде и наличия у него своей линзы фокусировать его свет в точку будет проблематично? Или взять светодиод без линзы, поставить апертуру и дальше коллиматор как обычно?

Что скажете по поводу этих вариантов?

Еще вопрос, в качестве фотоприёмников хочу использовать что-то типа преобразователей свет-цифра или свет-частота от Intersil, TAOS, Avago.
Какие сюрпризы тут могут меня поджидать?

[Herz]

В самом деле забейте на лазер, с ним намучаетесь. Особенно, когда речь идёт о малых поверхностях - вылезут проблемы с интерференцией. Со светодиодом всё просто, даже фокусировать его особенно не надо, совсем не обязательно, чтобы весь свет попадал на площадку.

[Holly]

Решение задачи упростится многократно, если использовать:
а) волоконно-оптические компоненты - сопряженные с волокном излучатель и фотоприемник и волокно с расщепителем
(разветвителем, делителем, сплиттером);
б) модуляцию интенсивности излучателя;
Волоконно-оптическая система с одномодовым волокном и лазерным диодом может позволить даже фазовую модуляцию.

Сообщение отредактировал Holly - Sep 28 2011, 23:01

[Абырвалг]

Спасибо!

Подскажите, как идею с оптоволокном реализовать на практике? Как загнать свет от светодиода/лазера в волокно, как расщепить? Нужно ли после фокусировать? Вплотную к объекту такую штуку не поднести, иначе будет боковая засветка фотодатчика. Может есть какие нибудь готовые решения?

Что-то у меня сомнения насчет многократного упрощения, может быть от незнания. Но пара линз кажется проще.

[Tanya]

Надо состряпать прибор, отслеживающий изменение коэффициента отражения от некой поверхности во времени. Площадь поверхности мала (0,3 мм в диаметре или меньше), поэтому предполагаю фокусировать в точку лазер.

А можно подробнее?
Как закреплен объект?
Что находится рядом?
В какой среде?
С какой скоростью?
С какой точностью?
Каково отражение и как оно может изменяться?
Какое отражение - зеркальное, диффузное?
На какой длине волны?
....
Зачем?
Состряпать... Не получится.

[Абырвалг]

Объект - бумажка с нанесенным красителем. Пигмент красителя обесцвечивается со временем (минуты, часы). Бумажка перемещается по трем осям для наводки и фокусировки ручками с контролем глазом через отдельную приспособу типа микроскопа. Между источником света и бумажкой еще есть стекло камеры, в которой бумажка находится. Стекло, конечно, может рассеивать свет, но прибор этот был сделан давно и как-то работал при такой схеме. С того времени его часть была утрачена, метода похерена. Мне надо восстановить, чтобы было не хуже и по возможности лучше.

Насчет точности вопрос интересный. Я ответа не знаю. Надо сделать как можно лучше при приемлемых затратах, проверить методу и там дальше будет видно.

По поводу длинны волны. Судя по всему оптический диапазон, сейчас применен красный лазер, но есть желание попробовать зеленый, может белый свет.

[Tanya]

Объект - бумажка с нанесенным красителем. Пигмент красителя обесцвечивается со временем (минуты, часы).

Нужно найти "удобную" длину волны и соответствующий фильтр. А как бумажка крепится? Рядом с ней есть отражающие поверхности? Какое расстояние от стекла камеры до бумажки?

Бумажка перемещается по трем осям для наводки и фокусировки ручками с контролем глазом через отдельную приспособу типа микроскопа. .

Так уже есть какая-то оптика?

[Абырвалг]

Нужно найти "удобную" длину волны и соответствующий фильтр.

Поясните, пожалуйста, насчет критериев удобности и соответствующего фильтра. Длинна волны такая, чтобы обесцвечивание было наиболее ярко выражено? Фильтр перед фотоприемником? Каково его назначение?

Все осложняется тем, что краситель может быть разных цветов и составов. Это паста из шариковой ручки. Видимо метода должна учитывать это, а "железяка" работать со всеми.

А как бумажка крепится? Рядом с ней есть отражающие поверхности? Какое расстояние от стекла камеры до бумажки?

Прижимается к люминиевой пластине, насколько я помню. Надо уточнить. Но эту пластину можно сделать какой угодно. От стекла до бумажки, опять же по памяти, около 5 мм. Лазер светит с одной стороны под углом, фотодиод с другой, за шторкой.

Так уже есть какая-то оптика?

Сама железяка есть. Электроники нету и программы для компьютера. Но в железяке не пойми какие фотодиоды хочется заменить на более предсказуемые и удобные фотоприемники. Лазерную указку за 20 рублей заменить на опять-же что-то более стабильное, и поиграться с цветом.

[DS]

Правильный подход такой - измеряете спектр отражения от новой бумажки, потом от старой. Смотрите разницу, и выбираете участок спектра, где это наиболее выражено и одновременно важно для конечного результата.
Дальше лучше взять светодиод на выбранную длину волны, как Herz писал выше (хотя к диоду придетя городить оптику чуть посложнее), или, если точность не критична - берете лазер.
Надо обязательно учитывать исходную интенсивность, поэтому в лазере можно пользоваться встроенным опорным фотодиодом, при использовании светодиода - отразить часть пучка стекляшкой на фотодиод. Отраженный от бумаги сигнал фокусируете на фотодиод линзой, измеряете отношение сигналов с двух фотодиодов. Время от времени калибруете прибор некрашеной "эталонной" бумагой.

[Holly]

Спасибо!

Подскажите, как идею с оптоволокном реализовать на практике? Как загнать свет от светодиода/лазера в волокно, как расщепить? Нужно ли после фокусировать? Вплотную к объекту такую штуку не поднести, иначе будет боковая засветка фотодатчика. Может есть какие нибудь готовые решения?

Что-то у меня сомнения насчет многократного упрощения, может быть от незнания. Но пара линз кажется проще.

1) не надо ничего загонять. Покупаете источник с уже присоединенным волокном.
2) волоконный расщепитель (сплиттер) тоже берете готовый.
3) ничего фокусировать нигде с волоконными компонентами Вам уже не придется, потому что одномодовое волокно имеет
диаметр около 10 микрон на торце волокна, а многомодовое - 62 микрона. При обычном угле расхождения в типичном волокне
около 15 градусов Вы можете отнести волокно от объекта достаточно далеко. Вдобавок, можно купить и волоконно-оптический коллиматор.

Пара линз только кажется проще. Когда начнете строить "простую" системку, обнаружится много неприятных нюансов. К примеру, надо
будет покупать x-y-z подвижки, раздвоитель луча (тоже на подвижке) и тп.

А вот пример того, как ВСЯ требуемая Вами волоконно-оптическая система (в полном сборе - $25) выглядят на и-бэе:
http://www.ebay.com/itm/Fiber-Optic-Transc...=item20bcf44018
Продавец назвал систему лазерным диодом, но, на самом деле, это все в сборе - и лазерный диод, и фотодиод, и расщепитель луча, и одномодовое волокно. Подробное описание системы - в пидиэф-ссылке на странице.

Сообщение отредактировал Holly - Sep 30 2011, 02:08

[Абырвалг]

А вот пример того, как ВСЯ требуемая Вами волоконно-оптическая система (в полном сборе - $25) выглядят на и-бэе:
http://www.ebay.com/itm/Fiber-Optic-Transc...=item20bcf44018
Продавец назвал систему лазерным диодом, но, на самом деле, это все в сборе - и лазерный диод, и фотодиод, и расщепитель луча, и одномодовое волокно. Подробное описание системы - в пидиэф-ссылке на странице.

Интересная идея, если есть готовое - вполне вариант. Можно даже попробовать обойтись без сплиттера, если использовать для стабилизации встроенный фотодиод из лазера. Правда лазер еще надо сменить умудрится, по ссылке в ебаях 1310-nm. А как торцы оптоволокна обрабатывают, и где почитать про угол расхождения? И еще, через такую маленькую дырочку большой световой поток пролезет?

Спасибо всем откликнувшимся, сориентировали, накидали вариантов. Можно работать, пробовать.

Интересно, что почти все откликнувшиеся - модератоы, а один даже цельный СуперМодератор!

[DS]

На одномодовое волокно не рассчитывайте - обратно ничего практически не придет. Это устройство предназначено для контроля малых перемещений.

[Herz]

Интересная идея, если есть готовое - вполне вариант. Можно даже попробовать обойтись без сплиттера, если использовать для стабилизации встроенный фотодиод из лазера. Правда лазер еще надо сменить умудрится, по ссылке в ебаях 1310-nm. А как торцы оптоволокна обрабатывают, и где почитать про угол расхождения? И еще, через такую маленькую дырочку большой световой поток пролезет?

Спасибо всем откликнувшимся, сориентировали, накидали вариантов. Можно работать, пробовать.

Интересно, что почти все откликнувшиеся - модератоы, а один даже цельный СуперМодератор!

Эх... усложняете себе жизнь. Не связывайтесь с лазерами - мой Вам совет. Тем более, что цвет бумажки разный.

[Holly]

Интересная идея, если есть готовое - вполне вариант. Можно даже попробовать обойтись без сплиттера, если использовать для стабилизации встроенный фотодиод из лазера. Правда лазер еще надо сменить умудрится, по ссылке в ебаях 1310-nm. А как торцы оптоволокна обрабатывают, и где почитать про угол расхождения? И еще, через такую маленькую дырочку большой световой поток пролезет?

Спасибо всем откликнувшимся, сориентировали, накидали вариантов. Можно работать, пробовать.

Интересно, что почти все откликнувшиеся - модератоы, а один даже цельный СуперМодератор!

1) сплиттер там уже стоит.
2) менять излучатель не надо и нельзя одновременно.
3) Вам стоит почитать учебник по волоконной оптике - это интересно, уверяю Вас, и пригодится вса равно, если работа омеет отношение к оптике.
4) торец волокна в той системе уже отполирован и закреплен в в так называемой ферруле. Как обрабатывают торец и про углы расходимости - это, опять, в любом учебнике прописано.
5) в волокно, даже одномодовое, можно загонять ватты. Сколько зайдет обратно - это уже определяется выбранной геометрией;в принципе, волокно можно и впритык к объекту поставить - так сделаны многочисленные волоконно-оптические сенсоры (давления, температуры и тд.), действие которых в 90% случаев и основано на вариациях отражения при изменении внешних параметров "объекта", помещенного на торце волокна.
6) разница между данными, полученными в видимом и инфракрасном диапазонах, будет совсем небольшая, если только Вы не измеряете полупроводник с зоной в районе микрометра (~1 эВ).

Сообщение отредактировал Holly - Sep 30 2011, 22:59

[Tanya]

...волокно можно и впритык к объекту поставить - так сделаны многочисленные волоконно-оптические сенсоры (давления, температуры и тд.), действие которых в 90% случаев и основано на вариациях отражения при изменении внешних параметров "объекта", помещенного на торце волокна.
6) разница между данными, полученными в видимом и инфракрасном диапазонах, будет совсем небольшая, если только Вы не измеряете полупроводник с зоной в районе микрометра (~1 эВ).

В принципе все можно сделать. Только у автора специальная камера для наблюдением за медленной смертью красителя. С разделительным стеклом. Иначе не было бы проблем.
Видели когда нибудь спектр красителя? Они на то и красители, чтобы...

[Holly]

В принципе все можно сделать. Только у автора специальная камера для наблюдением за медленной смертью красителя. С разделительным стеклом. Иначе не было бы проблем.
Видели когда нибудь спектр красителя? Они на то и красители, чтобы...

Извините, про слона (краситель) я не заметил. В качестве расплаты - статья с предельно простой схемой, которая поможет и автору вопроса, и народу пригодится.

Сообщение отредактировал Holly - Oct 3 2011, 00:33

Прикрепленные файлы

 GetPDFServlet12.pdf ( 366.98 килобайт ) Кол-во скачиваний: 947

 

[Абырвалг]

Еще раз большое спасибо всем откликнувшимся!